Впервые в мире: ученые Израиля напечатали живое сердце на 3D-принтере

Сердце выглядит и работает, как живое

Так печатали сердце

Сердце печают на трехмерном принтере

В ходе эксперимента, который проводила группа ученых под руководством проф. Таля Двира, впервые удалось применить прежние израильские наработки в области органической 3D-печати для создания живого сердца. Непосредственно процесс осуществляли докторант Надав Нур и д-р Асаф Шапира в лаборатории проф. Двира на биологическом факультете при содействии генных инженеров и биотехнологов.

"С момента создания технологии трехмерной органической печати исследователи всего мира пытались применить ее для создания органов для трансплантации, включая сердце, - говорит проф. Двир. - Мы разработали особую методику, которая позволяет решить большую часть трудностей, возникшавших на этом пути".

Как это делается

Напечатать полноразмерное и биосовместимое с организмом сердце - самая сложная задача, которая когда-либо ставилась учеными. И не только потому, что оно само по себе является органом с весьма сложным строением, но также из-за того, что получить в свое распоряжение нужное количество сердечных клеток медикам весьма проблематично.

Сердце, полученное в ходе эксперимента

Для эксперимента использовался взятый у пациента фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани организма (коллаген). В процессе генной инженерии его превратили в стволовые клетки, которые затем преобразовали в клетки сердечной мышцы и клетки, которые образуют кровеносные сосуды.

Параллельно ученые создали материал, который выступал своего рода "тонером" для принтера.

Когда все это было получено, ученые смешали "исходные материалы" и подали на принтер. Печать выполнялась на основании данных, полученных в ходе компьютерной томографии (СТ) и магнитно-резонансной томографии (MRI). В результате было получено сердце, состоящее из очень молодых клеток (как у новорожденного) и способное к сокращению (то есть к привычной работе).

На втором этапе эксперимента напечатанное на трехмерном принтере сердце будет имплантировано животным. Но до этого ученые намерены понаблюдать за ростом сердца в специальной среде, а также проверить, насколько эффективно функционируют и взаимодействуют клетки.

"Уже сегодня можно сказать, что метод позволяет напечатать сердце любого размера. Поскольу оно изготовлено из исходного материала, взятого из организма самого пациента, отторжения при трансплантации быть не должно, - пояснил проф. Двир и добавил: - Более того, фактически метод позволяет напечатать любой орган, необходимый для трансплантации".

Трехмерная технология: путь в будущее медицины

В последние годы технология органической трехмерной печати активно используется учеными. Прежде всего в Израиле, но не только.

В 2012 году ученые из отделения томографии Института сердца в Пьемонте по совместительству с учеными из Технологического института в Джорджии разработали новую методику изготовления с помощью 3D-принтера сердечных клапанов, которые предназначены для операций по замене транскатетерного аортального клапана (TAVR).

Почки. Фото: пресс-служба "Ихилов"

Летом 2017 года в больнице "Ихилов" была создана искусственная почка, идентичная той, что находилась в организме пациентки.

В апреле 2018 года в больнице "Шаарей-Цедек" в Иерусалиме спасли молодого человека, пострадавшего от менингита. Вместо удаленной части черепа ему имплантировали отпечатанный на принтере протез, точно соответствующий форме головы.

Помимо создания новых органов технология 3D-печати позволяет улучшать (своего рода модернизировать) действующие. Например,  исследователи Принстонского университета в США создали "суперухо", способное слышать гораздо лучше, чем обычное, которое человек получает при рождении.

ПО ТЕМЕ

В Израиле впервые проведена операция инструментами, напечатанными 3D-принтером