Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda opracowali nową metodę wytwarzania biomateriałów. Mogą one posłużyć do budowy trójwymiarowych rusztowań serca i przyczynić się do postępu w inżynierii tkankowej. Lekarze od dawna marzą o wytwarzaniu organów do przeszczepów nakierowanych bezpośrednio na pacjenta, ale nawet postępy w badaniach komórek macierzystych, nie umożliwiły osiągnięcia tego celu. Wkrótce może się to zmienić, a szczegóły badań opisano w czasopiśmie Science.
Jak serce pompuje krew?
Serce jest najbardziej zapracowanym mięśniem w naszym organizmie. Musi posłużyć nam na całe życie – oby jak najdłuższe. 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, 365 dni w roku, bez choćby chwili odpoczynku, pompuje krew do naczyń krwionośnych, transportujących tlen, hormony i składniki odżywcze. Jest niezastąpione w swojej funkcjonalności.
Czytaj też: Terapia genowa naprawi serce po zawale. Coraz bliżej przełomu
Zdolność do pompowania krwi serca pochodzi z kardiomiocytów – komórek mięśniowych serca – które mają postać spiralnych włókien otaczających komory. Każde uderzenie serca to połączenie ruchu kurczącego i skręcającego.
Dr hab. Michael Sefton z Instytutu Inżynierii Biomedycznej na Uniwersytecie w Toronto mówi:
Trudno jest dokładnie ocenić, w jakim stopniu spiralna struktura serca przyczynia się do jego funkcjonowania. W tym celu zrozumienie i odtworzenie relacji struktura-funkcja spiralna serca jest uważane za ważny krok.
W warunkach laboratoryjnych, nie jest możliwe odtworzenie struktur serca. To jeden z powodów, dla którego wciąż nie udaje się stworzyć “serca z probówki”. Teraz udało się opracować nową metodę wytwarzania biomateriałów, zwaną FRJS (Focused Rotary Jet Spinning). Długie, swobodnie pływające włókna polimerowe są wyrzucane przez siłę odśrodkową, a strumienie powietrza wyrównują strukturę. W ten sposób można skonstruować rusztowania o określonej orientacji włókien, na które następnie nanosi się komórki – w tym przypadku kardiomiocyty – odtwarzają kształt i funkcjonalność serca.
Naukowcom udało się wytworzyć komory serca o właściwościach strukturalnych zbliżonych do organów ludzkich. Trzeba jednak pamiętać, że serce to coś więcej niż “zaawansowana pompa”. Stworzenie biomechanicznego serca, służącego jako czasowe lub stałe zastępstwo dla niefunkcjonalnego organu, to wciąż plan na kolejne dekady. Nie wystarczy odtworzyć kształ serca i zasiedlić go odpowiednimi komórkami – potrzebny jest jeszcze system przewodzenia elektrycznego, naczynia krwionośne i mechanizmy związane z odpornością.
Metoda FRJS to jednak dobry początek w kierunku prac nad “sztucznym sercem”. Na razie na pewno przyda sie przy badaniu nowych leków i terapii (jako organoid).