과학자들은 환자의 조직을 사용하여 3D 심장 '인쇄'
3D 프린팅은 지난 몇 년 동안 비약적으로 발전했지만,이를 사용하여 기능하는 인간 장기를 인쇄하는 것은 여전히 먼 꿈입니다. 그러나 최근 과학자들은이 꿈을 한 단계 더 가까이 가져 왔습니다.
이미지 크레딧 : Advanced Science 2019 The Authors
심혈관 질환은 미국에서 주요 사망 원인입니다.
질병 통제 예방 센터 (CDC)에 따르면 미국에서 매년 61 만 명이 심장병으로 사망합니다.
최종 단계로 진행되면 유일한 치료 옵션은 심장 이식입니다.
심장 기증자가 너무 적기 때문에 생명을 구하는 이식을 기다리는 시간이 깁니다.
과학자들은 기존 심장 조직을 패치하여 이식의 필요성을 제거하거나 연기하는 방법을 찾고 있습니다.
예를 들어, 외과의가 심장에 물질을 주입 할 수 있다면 세포를지지하고 세포 재구성을 촉진하는 임시 스캐 폴드를 형성 할 수 있습니다.
이 소위 심장 조직 공학에는 여러 가지 문제가 있습니다. 주로 과학자들은 신체가 거부하지 않을 유형의 물질을 찾아야합니다. 연구자들은 이미 다양한 재료와 방법을 시도했지만 완벽한 후보는 환자의 신체 세포입니다.
바이오 잉크 및 줄기 세포
최근 몇 년 동안 연구자들은 인간 조직을 인공적으로 복제하기 위해 약간의 진전을 이루었습니다.
이스라엘 텔 아비브 대학의 과학자 그룹은이 연구를 한 단계 더 발전시켜 심장 조직 공학을 다음 단계로 옮겼습니다.
"세포, 혈관, 심실 및 챔버로 가득 찬 심장 전체를 성공적으로 설계하고 인쇄 한 사람은 이번이 처음입니다."
수석 연구원 Tal Dvir 교수
과학자들은 지금까지 인공 심장에 가장 가까운 것을 만들 수있는 획기적인 접근 방식을 설계했습니다.
그들의 첫 번째 단계는 환자에게서 지방 조직을 생검하는 것이 었습니다. 그런 다음 세포 물질을 비 세포 물질과 분리했습니다.
연구진은 지방 조직의 세포를 다 능성 줄기 세포로 재 프로그래밍했으며, 이는 심장 성장에 필요한 다양한 세포 유형으로 발전 할 수 있습니다.
비세 포성 물질은 당 단백질 및 콜라겐과 같은 구조적 구성 요소로 구성됩니다. 과학자들은 이것을 "바이오 잉크"로 바꾸기 위해 수정했습니다.
그런 다음이 바이오 잉크를 줄기 세포와 혼합했습니다. 세포는 심장 또는 내피 세포 (혈관을 형성)로 분화되었으며, 과학자들은 혈관을 포함한 심장 패치를 만드는 데 사용할 수 있습니다.
그들은 저널에 실린 최근 논문에 자세히 설명합니다. 고급 과학.
‘토끼 하트 크기’
“이 심장은 인간 세포와 환자 별 생물학적 물질로 만들어졌습니다. 우리의 과정에서 이러한 물질은 복잡한 조직 모델의 3D 프린팅에 사용될 수있는 당과 단백질로 만들어진 물질 인 바이오 잉크 역할을합니다.”라고 Dvir 교수는 말합니다.
그는 계속해서 이렇게 말합니다.“사람들은 과거에 심장의 구조를 3D 프린팅 할 수 있었지만 세포 나 혈관으로는 불가능했습니다. 우리의 결과는 미래에 개인화 된 조직 및 장기 교체를위한 우리의 접근 방식의 잠재력을 보여줍니다.”
그들의 기술의 잠재력을 입증하기 위해 과학자들은 혈관과 세포로 완성 된 작지만 해부학 적으로 정확한 심장을 만들었습니다.
"이 단계에서 우리의 3D 심장은 토끼 심장만한 크기입니다."라고 Dvir 교수는 말합니다. "그러나 더 큰 인간의 마음에는 동일한 기술이 필요합니다."
이 기술이 여전히 심장 이식을 대체 할 수있는 것과는 거리가 멀다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 이것은 길을 따라가는 또 다른 단계에 불과합니다. 비록 다소 큰 단계이긴하지만.
Dvir 교수가 말했듯이 중요한 다음 과제는 그들이 마음처럼 행동하도록 가르치는 것입니다. 그는“인쇄 된 마음을 더 발전시켜야합니다. 세포는 펌핑 능력을 형성해야합니다. 그들은 현재 계약 할 수 있지만 우리는 그들이 함께 일해야합니다.”
"우리의 희망은 우리가 성공하고 우리 방법의 효능과 유용성을 증명하는 것입니다."
아직 갈 길이 멀지 만 연구원들은 그들이 얼마나 멀리 왔는지에 대해 흥분하고 있습니다.
“아마 10 년 안에 전 세계 최고급 병원에 장기 인쇄기가있을 것이며 이러한 절차는 일상적으로 수행 될 것입니다.”
Tal Dvir 교수
