Israeliska forskare har för första gången lyckats skapa ett vaskulärt mänskligt hjärta som kombinerar mänsklig vävnad från en patient, med hjälp av en 3D-skrivare.
Det 3D-printade hjärtat matchar den mänskliga patientens immunologiska, cellulära, biokemiska och anatomiska egenskaper. Hittills har forskare bara lyckats skriva ut enkla vävnader utan blodkärl.
"Det här är första gången någon har lyckats konstruera och 3d-skriva ut ett helt hjärta fyllt med celler, blodkärl, ventriklar och kamrar", säger professor Tal Dvir från Tel Avis Universitys molekylcellsbiologi och bioteknik som ledde forskningen för studien. Han biträddes av Nadav Noor, Dr Assaf Shapira, Reuven Edri, Idan Gal och Lior Wertheim.
Processen involverade att ta en biopsi av fettvävnad från patienten, varefter cellulära och a-cellulära material sedan separerades. Medan cellerna omprogrammerades för att bli pluripotenta stamceller och effektivt differentierade till hjärt- eller endotelceller, behandlades den extracellulära matrisen (ECM), ett tredimensionellt nätverk av extracellulära makromolekyler, såsom kollagen och glykoproteiner, till en personlig hydrogel som fungerade som bio-bläck i 3D-skrivaren.
De differentierade cellerna blandades sedan med bio-bläcket och användes för att skriva ut patientspecifika, immunkompatibla hjärtfläckar med blodkärl och därefter ett helt hjärta. 3D-utskriftsprocessen tar cirka 3-4 timmar.
"Detta hjärta är gjort av humana celler och patientspecifika biologiska material. I vår process fungerar dessa material som bio-bläck, ämnen gjorda av sockerarter och proteiner kan användas för 3D-utskrift av komplexa vävnadsmodeller. Människor har lyckats 3D-printa strukturen av ett hjärta tidigare, men inte med celler eller med blodkärl. Våra resultat visar potentialen i vårt sätt att konstruera personlig vävnad och organsättning i framtiden."
Storleken på det 3D-printade hjärtat är ungefär samma storlek som ett hjärta på en kanin. Det kommer att behöva genomgå en mognadsprocess i bioreaktorer för att hålla cellerna levande och växa till ett hjärta stort nog för en människa.
Mognadsprocessen tar ungefär en månad, varefter de kommer att transplantera dem till djur som kaniner och råttor. De hoppas att detta kommer att hända om ett eller två år. Förhoppningen är att inom 10 år kommer det att finnas organ 3D-skrivare på sjukhus runt om i världen, och dessa åtgärder kommer att utföras rutinmässigt.