一項重大的醫學突破科學家用病人的生物材料列印出第一顆三維心臟

特拉維夫大學的研究人員在醫學上取得了重大突破，他們用病人自己的細胞和生物材料「列印」了世界上第一個3D血管化工程心臟。他們的發現發表在4月15日的一項研究中。

到目前為止，再生醫學的科學家-一個位於生物學和技術交匯處的領域-只成功地列印出沒有血管的簡單組織。

「這是第一次任何人在任何地方成功地設計和列印出一整顆充滿細胞、血管、心室和腔室的心臟，」負責這項研究的TAU分子細胞生物學和生物技術學院、材料科學和工程系、納米科學和納米技術中心以及薩格爾再生生物技術中心的塔爾·德維爾教授說。

在美國，心臟病是導致男性和女性死亡的主要原因。心臟移植是目前唯一可用於終末期心力衰竭患者的治療方法.鑒於心臟捐獻者的嚴重短缺，迫切需要開發新的方法來再生患病的心臟。

Dvir教授說：「這種心臟是由人類細胞和特定於病人的生物材料製成的。在我們的過程中，這些材料用作生物墨水，由糖和蛋白質組成的物質，可用於複雜組織模型的三維列印。」「人們過去曾設法用3D列印心臟的結構，但沒有用細胞或血管列印出來。我們的結果證明了我們在未來個性化組織和器官替換工程方面的潛力。」

這項研究由Dvir教授、TAU生命科學學院的Assaf Shapira博士和Dvir教授實驗室的博士生Nadav Moor共同進行。

「在這個階段，我們的三維心臟很小，和兔子的心臟一樣大，」Dvir教授解釋道。「但更大的人類心臟需要同樣的技術。」

為了進行這項研究，對患者的脂肪組織進行了活檢。然後分離組織的細胞和a細胞材料。當細胞被重新編程成為多能幹細胞時，細胞外基質(ECM)，一個由膠原和糖蛋白等細胞外大分子組成的三維網路，被加工成一種個性化的水凝膠，作為印刷「墨水」。

在與水凝膠混合後，這些細胞被有效地分化為心臟或內皮細胞，從而產生與血管和整個心臟的特定的、免疫兼容的心臟斑塊。

根據dvir教授的說法，使用「本地」患者專用材料是成功構建組織和器官的關鍵。

Dvir教授說：「工程材料的生物相容性對於消除植入排斥反應的風險至關重要，因為這種排斥會危及這些治療的成功。」理想情況下，這種生物材料應該具有與病人自身組織相同的生化、機械和地形特性。在這裡，我們可以報告一種簡單的方法，使3D列印的厚、血管化和可灌注的心臟組織與病人的免疫、細胞、生化和解剖特性完全匹配。

Dvir教授說，研究人員現在正計劃在實驗室培養列印出來的心臟，並「教他們表現得像心臟一樣」。然後，他們計劃將3D列印的心臟移植到動物模型中。

「我們需要進一步發展印刷的心臟，」他總結道。「這些細胞需要形成一種抽吸能力；它們目前可以收縮，但我們需要它們一起工作。我們希望我們能夠成功，並證明我們的方法的有效性和實用性。」

「也許十年後，世界上最好的醫院就會有器官印表機，這些程序將按常規進行。」

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