211service.com
Dyrkning af nye hjerter fra gamle
Forskere ved University of Minnesota har taget et stort skridt i retning af at lave erstatningsorganer med modtagernes celler. I forsøg udført på rotter og grise fjernede forskerne donorhjerter for deres celler for at skabe stilladser, hvorpå modtagernes celler blev dyrket. Håbet er, at en lignende tilgang en dag kan vise sig nyttig for menneskelige patienter med hjertesygdom i slutstadiet. I teorien kunne disse nye hjerter vise sig at være bedre end traditionelle donorhjerter, fordi de er mindre tilbøjelige til at forårsage et immunrespons.
Et tomt hjerte: Forskere har skabt nye hjerter ved at bruge decellulariserede rotte- og grisehjerter som stilladser. I denne serie bliver et hjerte indeholdende celler (øverst) til et stillads strippet for celler (nederst).
Det er et dristig, modigt, spændende stykke arbejde, siger Buddy Ratner , en professor i bioteknik og kemiteknik ved University of Washington, som ikke var involveret i forskningen. Alligevel er der stadig betydelige forhindringer, før tilgangen kan anvendes på menneskelige patienter.
Dette er blot et første proof of concept, der viser, at det ikke er helt tosset at forsøge at decellularisere et helt hjerte og genbefolke det med nye celler, siger Doris Taylor , direktør for Center for Cardiovascular Repair ved University of Minnesota. Hendes teams arbejde blev offentliggjort i går i Naturmedicin online.
For at skabe decellulariserede stilladser gennemblødte Taylor og hendes team rottehjerter med rengøringsmidler. Når cellerne blev fjernet, forblev en kompleks arkitektur af hvid ekstracellulær matrix. Hjertekamrenes anatomi så ud til at være intakt, og det samme gjorde ventilerne og blodkarrene, siger Taylor.
Multimedier
Se Doris Taylor og hendes team skabe nye hjerter.
Forskerne genså stilladserne med hjerte- og endotelceller taget fra rotter. Derefter placerede de disse konstruktioner i bioreaktorer, der simulerede blodtryk, elektrisk stimulation og andre aspekter af hjertefysiologi. Vi ville behandle cellerne, som om de var i et hjerte og se, om de opførte sig derefter, siger Taylor. Efter fire dage begyndte cellerne i hjerterne at trække sig sammen. Efter otte dage var hjerterne i stand til at pumpe med omkring 2 procent af kraften i et voksent rottehjerte, ifølge avisen.
Dette er den ultimative biomimetiske tilgang til hjertevævsteknologi, siger Gordana Vunjak-Novakovic , professor i biomedicinsk teknik ved Columbia University. En decellulariseret helhjertematrix giver praktisk talt et ideelt stillads, siger hun, da det bevarer meget af hjertets sammensætning, struktur og mekaniske egenskaber.
I teorien, hvis hjerter kunne fremstilles på denne måde til menneskelige patienter, kunne de tilbyde et alternativ til traditionelle donorhjerter. Teoretisk set ville patienterne ikke behøve at tage immunsuppressive lægemidler, da de nye konstruktioner ville blive bygget med deres egne celler.
Alligevel ville metoden kræve et kadaverhjerte (eller muligvis et grisehjerte), hvorfra man kan lave stilladset. Det kræver stadig et hjerte at lave et hjerte, og vi kan ikke spare på hjerter i øjeblikket, siger Ratner.
En anden udfordring ville være at sikre passende menneskelige celler – i tilstrækkelig mængde – til at genbefolke stilladset. Voksne hjerte-muskelceller eller kardiomyoktyer formerer sig ikke, siger Vunjak-Novakovic. Disse celler kan heller ikke fremstilles fra let tilgængelige kilder, såsom voksne celler afledt af knoglemarv. Resident stamceller er en potentiel kilde, men de er ikke rigelige. Embryonale stamceller er også en mulighed, men de skal ledes til at differentiere til et ønsket væv og tilpasses for at blive accepteret af patienterne.
Yderligere udfordringer, som kan vise sig at være sværere for større menneskelige hjerter, omfatter at fylde stilladset med det passende antal celler, holde cellerne i live med tilstrækkelige næringsstoffer og ilt og få dem til at modnes ordentligt.
At skabe et hjerte, der er elektrisk stabilt over lange perioder, kan også være svært, siger Richard Lee , en kardiolog ved Brigham and Women's Hospital i Boston og en professor ved Harvard Medical School.
Derudover skulle hjertet være i stand til at eksistere in vivo i lange perioder uden at forårsage blodpropper eller slagtilfælde. Der er lang vej igen, før du rent faktisk kunne føle, at dette er i horisonten for behandling af patienter, siger Lee.
I de senere år er forskningen i hjertevævsteknik vokset meget. Mange grupper bruger nu celler i forbindelse med forskellige former for stilladsmateriale til at forsøge at rekonstruere enten vaskulær eller hjertevævsstruktur.
Mens hjertet, som Taylor forestiller sig, kan være et alternativ til transplantation for nogle patienter med hjertesygdom i slutstadiet eller kongestiv hjertesvigt, er andet arbejde rettet mod at reparere lokaliserede skadeområder, såsom dem, der er forårsaget af myokardieinfarkt eller hjerteanfald.
For eksempel arbejder flere grupper i øjeblikket på hjerteplastre, som er bånd af konstrueret væv, der kan påføres kirurgisk over et beskadiget område af hjertet for at hjælpe med at genoprette dets funktion.
Forskere, der arbejder på hjerteplastre, står over for nogle af de samme udfordringer, som Taylors gruppe gør: at sikre passende celler, dyrke dem på et stillads og med succes integrere dem i kroppen, siger Vunjak-Novakovic. Hendes gruppe fremstiller plastre ved hjælp af menneskelige voksne stamceller og menneskelige embryonale stamceller med det formål at revaskularisere og genopbygge hjertestrukturen i et område, der er blevet beskadiget af et hjerteanfald. Hjerteplastre har vist noget lovende i dyreforsøg, men er endnu ikke testet i forsøg på mennesker.
Taylor siger, at hendes teams decellulariserede hjerteteknologi også kan bruges til at skabe en del af et hjerte som en væg eller en ventrikel eller en del af væv, der kan bruges som et plaster.
En anden tilgang er at injicere celler i beskadigede hjerteområder med håb om at genopbygge eller reparere hjertevæv og kar. Lee siger, at injektion af knoglemarvsceller i hjertets arterier har vist en vis succes med at forbedre udstødningsfraktionen (procentdelen af blod, der udstødes med hvert slag) og andre mål for hjertefunktion i kliniske forsøg på mennesker.
I betragtning af det enorme antal patienter, der har behov for nye muligheder, tilføjer Lee, at alt burde være på bordet. Vi kan ikke give op på nogen tilgang, uanset hvor vild eller usandsynlig, før vi får bedre behandlinger til disse mennesker.