211service.com
Oprettelse af et hjerteplaster
Konstrueret hjertevæv har brug for en konstant forsyning af ilt og næringsstoffer for at overleve efter at være blevet podet på hjertet. I et forsøg på at tackle dette problem har forskere fra Ben-Gurion University of the Negev, Tel-Aviv University og Soroka University Medical Center i Israel udviklet en metode, der bruger kroppen som en bioreaktor til at bygge arbejdende blodkar i et biomanipuleret hjerte lappe. Resultaterne, offentliggjort i denne uge i Proceedings of the National Academy of Sciences , repræsenterer et afgørende skridt i retning af at generere et biokonstrueret materiale, der er i stand til at reparere beskadiget hjertevæv.
Helbredende hjerte: En uge efter at være blevet implanteret i maven på en rotte, er dette konstruerede hjertevæv (lilla) blevet infiltreret af funktionelle blodkar (hule ovaler), der indeholder røde blodlegemer (røde skiver).
Adskillige laboratorier rundt om i verden har arbejdet på måder at konstruere levende hjertevæv ved at udså et tredimensionelt stillads med hjertemuskelceller eller med stamceller, der kan lokkes til at danne disse hjertemyocytter. Hvad de generelt ikke har fokuseret på, er strategier til at skabe infrastrukturen til at understøtte disse myocytter, siger Frederik Schoen , professor i sundhedsvidenskab og teknologi ved Harvard Medical School og Brigham and Women's Hospital. Denne infrastruktur omfatter blodkar, der bringer ilt til immigrantmyocytterne, når de forsøger at integrere sig i det eksisterende hjertevæv. Uden den vaskulære støtte vil de fleste af de implanterede celler dø.
I et sundt hjerte er hver eneste myocyt flankeret af to kapillærer, siger Gordana Vunjak-Novakovic , professor i biomedicinsk teknik ved Columbia University. I implantater uden blodkar kan kun de yderste celler fange ilt. Som et resultat ligner disse plastre en M&M slik, siger Vunjak-Novakovic. Sunde celler på ydersiden, døde celler på indersiden.
For at tilskynde til vaskularisering i konstruerede hjerteplastre infunderede de israelske forskere et myocyt-frøet stillads med vækstfaktorer, der fremmer celleoverlevelse og væksten af nye blodkar. De implanterede derefter hvert hjerteplaster i en levende rottes omentum, den blodkarrige membran, der forbinder og understøtter maveorganerne. Inden for en uge var plastrene fyldt med modne blodkar. Forskerne skar derefter de vaskulariserede pletter ud og transplanterede dem på hjerterne på rotter med myokardieinfarkter. En måned senere syntes plastrene ikke kun at overleve, men at være godt integreret med dyrenes hjertevæv. Plastrene forbedrede rotternes hjerteaktivitet, myocytterne dannede muskelfibre, der var i stand til at trække sig sammen, og forskerne kunne se røde blodlegemer inde i blodkarrene, hvilket betyder, at de også var fuldt funktionsdygtige, siger Smadar Cohen, professor i bioteknologi. ingeniør ved Ben-Gurion University og seniorforfatter af undersøgelsen.
Vunjak-Novakovic er begejstret for forskningen. De har fået naturen til at fungere for dem, siger hun. Og de har vist, at vaskulær forsyning gør hele forskellen for funktionaliteten af konstrueret hjertevæv.
På nogle måder kan blodkarrene være vigtigere end myocytterne. Det er elefanten i rummet, som vi ikke plejer at tale om, siger Harvards Schoen. Ingen ved, om myocytterne er nødvendige. Måske hvis du kan injicere noget, der revaskulariserer det beskadigede område af hjertet, er det måske alt, du behøver.
I Cohens undersøgelse viste rotter, der modtog et vaskulariseret plaster uden myocytter, også en forbedring i deres hjertefunktion. Disse myocytfrie pletter integrerede sig også i det lokale væv og fortykkede det ar, der er tilbage efter et infarkt. Alene den styrkelse kan afhjælpe noget af strækningen af den beskadigede hjertemuskelvæg og dermed forbedre kontraktiliteten, siger Cohen.
Med eller uden myocytter er tilgangen endnu ikke klar til klinikken. Det er et betydeligt forskningsfremskridt, der demonstrerer en tilgang til at dyrke vaskulatur i et konstrueret væv, siger Schoen. Men vi er ikke væsentligt tættere på at lave konstruerede hjertemuskelplastre til patienter, der har hjertesygdomme. For det første kræver strategien to operationsrunder: en til at implantere plasteret i maven og en anden til at flytte det til hjertet. Og Cohen påpeger, at patienter med koronarsygdom generelt ikke er i stand til at tolerere den slags invasiv behandling.
Men modellen kunne hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå de molekylære mekanismer, der driver vaskularisering - og det kunne tillade væksten af et færdiglavet plaster med blodkar på plads før implantation. Endnu bedre, siger Cohen, ville være et materiale, der kunne fremkalde regenerering i selve hjertet - noget hun og hendes kolleger arbejder på. Jeg synes, at alle disse tilgange burde være teknisk mulige, siger Cohen. Vi skal bare gøre mere god videnskab for at finde den bedste.