Schlagen herz im labor erschaffen


Schlagen herz im labor erschaffen

US-Wissenschaftler haben zum ersten Mal ein schlagendes Herz in einem Labor mit Herzgewebe von toten Ratten und Schweinen gemacht, um einen Rahmen zu machen und ihn mit lebenden Zellen zu seedieren.

Die Forschung ist die Arbeit der Wissenschaftler an der University of Minnesota und ist veröffentlicht in der 13. Januar frühen Online-Ausgabe von Naturmedizin .

Die Forscher nutzten einen Prozess, der als ganze Orgeldekularularisation bekannt ist, wo im Wesentlichen alle Zellen eines Herzens entfernt werden, wobei nur diejenigen, die den physischen Rahmen bilden, die extrazelluläre Matrix oder "Gerüst" zwischen den Zellen.

Principal Investigator, Dr. Doris Taylor, der Direktor des Zentrums für Herz-Kreislauf-Reparatur, Medtronic Bakken Professor für Medizin und Physiologie an der University of Minnesota, sagte:

"Die Idee wäre, transplantierbare Blutgefäße oder ganze Organe zu entwickeln, die aus Ihren eigenen Zellen hergestellt werden."

Jedes Jahr werden über eine halbe Million Amerikaner mit Herzinsuffizienz diagnostiziert, und 5 Millionen leben mit der Krankheit. Ein Mangel an Spenderherzen bedeutet, dass 50.000 Menschen jedes Jahr in den USA sterben.

Die Idee, Transplantationspatienten mit einem "bioartifiziellen" Herz zu versorgen oder einen Teil eines kranken Herzens durch eine im Labor gewachsene Arbeitskomponente zu ersetzen, ist seit einiger Zeit als theoretisch möglich, und diese Studie hat einen ersten Schritt in die Theorie verwandelt trainieren.

Vor dieser Studie hatten die Wissenschaftler es geschafft, Herzgewebe im Labor zu erzeugen, aber ein dreidimensionales Gerüst zu machen, das die komplexe Architektur imitiert, war etwas von einem Mysterium, erklärte Taylor.

Es gibt drei Teile der Herausforderung, ein bioartifiziertes Herz zu wachsen: die Architektur des Organs zu errichten, die Zellzusammensetzung zu machen und nachzuahmen und die Pumpwirkung zu aktivieren.

Taylor und Kollegen "gereinigt" die Zellen aus den Herzen der toten Ratten und Schweine mit Waschmitteln. Dieser Prozess, genannt Decellularisierung, entfernt alle außer der zugrunde liegenden extrazellulären Matrix, so dass genügend Gerüstteile wie Blutgefäße (Gefäßarchitektur), Ventile und Herzkammern, um den Rahmen eines Herzens zu schaffen.

Um die Herzzellen zu imitieren, haben sie dann den Rahmen mit Vorläufer-Herz- und Endothelzellen aus neugeborenen Rattenherzen reseziert und in eine sterile Umgebung gebracht.

Sie hielten 8 der "Konstrukte" für bis zu 28 Tage in einem Bioreaktor, der die Herzphysiologie simulierte.

Nach vier Tagen begannen die Kontraktionen, und nach 8 Tagen mit physiologischer Belastung und elektrischer Stimulation pumpen die Herzen bei etwa 2 Prozent der erwachsenen Stärke oder etwa 25 Prozent der Stärke eines 16-wöchigen Fötus.

"Nehmen Sie einen Abschnitt von diesem" neuen Herzen "und schneiden Sie es, und die Zellen sind wieder da drin", sagte Taylor.

"Die Zellen haben viele der Marker, die wir mit dem Herzen verbinden und scheinen zu wissen, wie man sich wie Herzgewebe verhält", erklärte sie.

Co-Ermittler der Studie und ein ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Mitte für Herz-Kreislauf-Reparatur, jetzt arbeiten an Massachusetts General Hospital, Dr. Harald C. Ott, sagte:

"Wir haben einfach die eigenen Bausteine ​​gebaut, um eine neue Orgel zu bauen."

"Als wir die ersten Kontraktionen sahen, waren wir sprachlos", fügte er hinzu.

Das Forschungsteam ist optimistisch über ihre Ergebnisse, die glauben, dass es darum geht, die Verfügbarkeit von Spenderorganen zu erhöhen.

Wie Taylor erklärte, gibt es nicht nur einen Mangel an Spenderorganen, sobald sie ein neues Herz erhalten, haben die Patienten ein Leben lang auf Drogen, um ihr Immunsystem zu stoppen, das die neue Orgel ablehnt. Sie haben auch ein höheres Risiko für hohen Blutdruck, Diabetes und Nierenversagen.

Mit diesem neuen Decellularisierungsprozess könnte ein neues Herz mit Zellen vom Empfänger gefüllt werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass ihr Immunsystem versuchen würde, es abzulehnen, und ihr Körper könnte es stattdessen darauf achten, indem man es nährt, es regeneriert und reguliert Sagten die Forscher.

Taylor erklärte, dass ihre Studie das Konzept bewiesen hatte, machte den ersten Schritt, um zu zeigen, dass es möglich war, ein funktionierendes Herz in drei Dimensionen zu schaffen:

"Wir haben unreife Herzzellen in dieser Version verwendet, als Beweis des Konzepts. Wir dachten, dass Herzzellen in einer Herzmatrix arbeiten mussten", sagte Taylor.

Ihr nächstes Ziel, erklärte sie, wird sein, "die Stammzellen eines Patienten zu benutzen, um ein neues Herz zu bauen".

Obwohl das Ziel der Studie war, das Herz zu betrachten, hat der Prozess der Decellularisierung das Potenzial, auch andere Organe zu entwickeln.

"Es öffnet eine Tür zu dieser Vorstellung, dass du irgendeine Orgel machen kannst: Niere, Leber, Lunge, Bauchspeicheldrüse, du nennst es und wir hoffen, dass wir es schaffen können", sagte Taylor.

Ein Professor vom Imperial College London, der daran arbeitet, Herzgewebeflecken zu machen, um fehlgeschlagene menschliche Herzen zu ersetzen, sagte BBC News diese neue Forschung war ein echter Fortschritt. Eine der Herausforderungen für ein menschliches Herz ist sicherzustellen, dass es genug Sauerstoffversorgung gibt. Die Architektur ist kritisch, denn fast jede Zelle muss in der Nähe eines Blutgefäßes sein, um genügend Sauerstoff zu bekommen, und es scheint, dass in dieser Studie sie diesen Teil des Problems gelöst haben.

"Perfusion-decellularisierte Matrix: mit der Plattform der Natur, um ein bioartifiziertes Herz zu entwickeln."

Harald C Ott, Thomas S Matthiesen, Saik-Kia Goh, Lauren D Schwarz, Stefan M Kren, Theoden I Netoff & Doris A Taylor.

Naturmedizin , Veröffentlicht online: 13 Januar 2008.

Doi: 10.1038 / nm1684

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Quellen: Zeitschriftenartikel, Naturmedizin Pressemitteilung, BBC News.

Was passiert, wenn dein Herz aufhört zu schlagen? (Video Medizinische Und Professionelle 2021).

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