Slå hjertet laget i laboratoriet


Slå hjertet laget i laboratoriet

Amerikanske forskere har for første gang laget et slående hjerte i et laboratorium som bruker hjertevev fra døde rotter og griser til å lage et rammeverk og seed det med levende celler.

Forskningen er arbeidet til forskere ved University of Minnesota og er publisert i den 13. januar tidlig online utgave av Naturmedisin .

Forskerne brukte en prosess kjent som hel orgeldecellularisering, der i det vesentlige alle hjertes celler fjernes, og bare de som utgjør det fysiske rammene, den ekstracellulære matrisen eller "stillas" mellom cellene.

Hovedforsker dr. Doris Taylor, som er direktør for senter for kardiovaskulær reparasjon, Medtronic Bakken professor i medisin og fysiologi ved University of Minnesota, sa:

"Ideen ville være å utvikle transplanterbare blodkar eller hele organer som er laget av egne celler."

Hvert år er over en halv million amerikanere diagnostisert med hjertesvikt, og 5 millioner lever med sykdommen. En mangel på donorhjerter betyr at 50.000 mennesker dør hvert år i USA.

Tanken om å gi transplanterte pasienter et "bioartikkel" -hjerte eller erstatte en del av et sykt hjerte med en arbeidsdel som vokser i laboratoriet, er ansett å være teoretisk mulig i noen tid, og denne studien har tatt et første skritt for å snu teorien inn i øve på.

Før denne studien hadde forskere klart å generere hjertevev i laboratoriet, men å lage et tredimensjonalt stillas som etterligner den komplekse arkitekturen, hadde vært noe av et mysterium, forklarte Taylor.

Det er tre deler til utfordringen med å dyrke et biologisk hjerte: konstruere organets arkitektur, lage og etterligne cellesammensetningen og aktivere pumpingsvirkningen.

Taylor og kollegaer "renset" cellene fra hjerter til døde rotter og griser med vaskemidler. Denne prosessen, som kalles decellularisering, fjernet alt, men den underliggende ekstracellulære matrisen, og forlater nok stilladsdeler, for eksempel blodkar (kar-arkitektur), ventiler og hjertekamre, for å skape rammer for et hjerte.

For å etterligne hjertecellerne, reset de deretter rammen med stamceller i hjerte og endotelceller fra nyfødte rottehjerter og satt det i et sterilt miljø for å vokse.

De holdt 8 av "konstruksjonene" i opptil 28 dager i en bioreaktor som simulerte hjertefysiologi.

Etter fire dager begynte sammentrekninger, og etter 8 dager ved hjelp av fysiologisk belastning og elektrisk stimulering pumpet hjertene rundt 2 prosent av voksen styrke, eller rundt 25 prosent av styrken til et 16-ugers foster.

"Ta en del av dette" nye hjertet "og skjær det, og cellene er tilbake der," sa Taylor.

"Cellene har mange av markørene vi knytter til hjertet og synes å vite hvordan de skal oppføre seg som hjertevev," forklarte hun.

Medforsker av studien og en tidligere forskningsassistent i sentrum for kardiovaskulær reparasjon, som nå jobber hos Massachusetts General Hospital, Dr Harald C. Ott, sa:

"Vi tok bare naturens egne byggeklosser for å bygge et nytt organ."

"Da vi så de første sammentrekningene, var vi målløse," la han til.

Forskningsgruppen er optimistisk om resultatene, som de tror vil bidra til å øke tilgjengeligheten av donororganer.

Som Taylor forklarte, er det ikke bare mangel på donororganer, når de mottar et nytt hjerte, står pasientene overfor en levetid på rusmidler for å stoppe deres immunforsvar som avviser det nye organet. De har også høyere risiko for høyt blodtrykk, diabetes og nyresvikt.

Ved hjelp av denne nye dekellulariseringsprosessen kan et nytt hjerte fylles med celler fra mottakeren, og dermed redusere sannsynligheten for at immunforsvaret vil forsøke å avvise det, og kroppen deres kan i stedet passe på det ved å nærme det, regenerere det og regulere det Sa forskerne.

Taylor forklarte at studien hadde vist konseptet, tatt det første skrittet for å vise at det var mulig å skape et fungerende hjerte i tre dimensjoner:

"Vi brukte umodne hjerteceller i denne versjonen, som et bevis på konsept. Vi fant ganske mye at hjerteceller i en hjertematrise måtte jobbe," sa Taylor.

Deres neste mål, forklarte hun, vil være å "bruke pasientens stamceller til å bygge et nytt hjerte".

Selv om formålet med studien var å se på hjertet, har prosessen med decellularisering potensialet til å konstruere andre organer også.

"Det åpner en dør for denne oppfatningen at du kan lage et organ: nyre, lever, lunge, bukspyttkjertel, du nevner det, og vi håper vi kan gjøre det," sa Taylor.

En professor fra Imperial College London som jobber med å lage hjertevævsporter for å erstatte sviktende menneskelige hjerter, fortalte BBC News denne nye undersøkelsen var et reelt skritt fremover. En av utfordringene for å lage et menneskelig hjerte er å sørge for at det er nok oksygenforsyning. Arkitekturen er kritisk, fordi nesten hver celle må være nær et blodkar for å få nok oksygen, og det ser ut til at i denne studien har de løst den delen av problemet.

"Perfusjon-decellularisert matrise: bruk naturens plattform for å utvikle et biokartisk hjerte."

Harald C Ott, Thomas S Matthiesen, Saik-Kia Goh, Lauren D Black, Stefan M Kren, Theoden I Netoff & Doris A Taylor.

Naturmedisin , Publisert online: 13. januar 2008.

Doi: 10,1038 / nm1684.

Klikk her for Abstrakt.

Kilder: journal artikkel, Naturmedisin Pressemelding, BBC News.

Vi Kjenne Hjertet Slå (Video Medisinsk Og Faglig 2019).

§ Problemer På Medisin: Kardiologi