Wissenschaftler wachsen arbeiten stimmband gewebe im labor


Wissenschaftler wachsen arbeiten stimmband gewebe im labor

Die Wissenschaftler haben das Stimmband im Labor erfolgreich gewachsen und gezeigt, dass es einen realistischen Klang erzeugen kann, wenn er in Stimmboxen gegossen wird, die an einer künstlichen Luftröhre befestigt sind, die Luft durch sie weht.

Die Forscher sagen, ihre Arbeit zeigt, dass es grundsätzlich möglich ist, Gewebe zu ersetzen, um die Stimmfalten oder Stimmbänder zu ersetzen, die sich in der Stimme oder dem Kehlkopf befinden.

Das Team zeigte auch, dass das Gewebe, das aus menschlichen Zellen entwickelt wurde, keine Anzeichen einer Ablehnung zeigte, wenn es in Mäuse mit humanisierten Immunsystemen verpflanzt wurde.

Schreiben in Wissenschaft Translational Medicine , Bioingenieure an der University of Wisconsin-Madison schlagen vor, dass ihre Arbeit grundsätzlich zeigt, dass es möglich ist, die Stimmbandfunktion mit Labor-gewebtem Gewebe wiederherzustellen.

Sie sagen, dass, während es noch einen Weg zu gehen, bevor ein solches Verfahren kann bei menschlichen Patienten durchgeführt werden, bringt es näher an den Tag, wenn Menschen, die ihre Stimmbänder an Krebs oder Verletzungen verloren haben können ihre Stimme wiederhergestellt werden.

Die Klänge, die unsere Stimme bilden, werden unter Verwendung der Lungen und der spezialisierten Gewebe hergestellt, die Stimmfalten oder Stimmbänder genannt werden, die sich in der Stimme oder dem Kehlkopf befinden.

Der ältere Autor Nathan Welham, ein Sprachpatholologe und Associate Professor für Chirurgie, sagt unsere Stimme ist eine erstaunliche Sache, die wir selten denken, bis etwas schief geht. Er erklärt:

"Unsere Stimmbänder bestehen aus Spezialgewebe, das flexibel genug sein muss, um zu vibrieren, aber dennoch stark genug, um Hunderte Male pro Sekunde zusammenzumachen. Es ist ein exquisites System und eine harte Sache zu replizieren."

Schätzungen zufolge haben etwa 7,5 Millionen Menschen in den USA Schwierigkeiten mit ihrer Stimme. Probleme können auftreten, wenn die Nerven, die die Sprachbox oder die Stimmbänder kontrollieren, selbst durch Verletzungen oder durch chirurgische Eingriffe, Virusinfektionen oder Krebs beschädigt werden.

Prof. Welham sagt, dass Injektionen von Kollagen und anderen Materialien vorübergehend die Schädigung der Stimmbandschleimhaut reparieren können - die spezialisierten Gewebe, die Stimmklänge erzeugen, indem sie vibrieren, wenn Luft über sie geht. Aber das hilft nicht Menschen, die umfangreichere Schäden erlitten haben oder die ihre Stimmbänder entfernt haben.

Klang und Vibrationen ähnlich den natürlichen Stimmbändern

Für ihre Studie benutzte das Team Stimmbandgewebe von einer verstorbenen Person und die Stimmboxen von vier lebenden Patienten, die sie entfernt hatten, aber keinen Krebs hatten.

Sie isolierten und reinigten die Zellen aus der Stimmbandschleimhaut und wuchsen dann Schichten von ihnen auf einem 3D-Gerüst aus Kollagen. Das verwendete System ist ähnlich wie bei der Herstellung von künstlicher Haut.

Innerhalb von 2 Wochen hatten sie ein starkes, flexibles Gewebe mit den physikalischen Eigenschaften und das Gefühl von Stimmbandgewebe mit Zellen, die viele der gleichen Proteine ​​wie normale Stimmbandzellen enthielten.

Um die physischen und gesunden Eigenschaften des Gewebes zu testen, verpflanzte das Team es in eine Seite von Sprachboxen, die von Leichenhunden entfernt worden waren. Die Stimmboxen waren an künstliche Windpipes befestigt, die warme, befeuchtete Luft durchgebrannt hatten.

Tests zeigten, dass das Labor-gewachsene Gewebe nicht nur Ton produzierte, sondern es auch in ähnlicher Weise wie das natürliche Gewebe auf der gegenüberliegenden Seite der Sprechbox vibrierte. Es produzierte, was die Forscher als "normale Schleimhautwelle" beschreiben.

Andere Tests zeigten, dass das entwickelte Gewebe auch begonnen hatte, eine Art von Membran zu wachsen, die normalerweise in der Atemwege gefunden wird und schützt sie vor Krankheitserregern und Reizstoffen.

Und schließlich haben die Forscher gezeigt, dass bei der Verpflanzung in konstruierte Mäuse mit menschlichen Immunsystems das labgewachsene Gewebe gut vertragen und nicht abgelehnt wurde.

Die Autoren folgern:

Diese Daten deuten die Machbarkeit für Transplantation und Überleben im Kehlkopf sowie für die Funktion, letztlich geben Patienten zurück ihre Stimmen."

Im folgenden Video zeigt Prof. Welham verschiedene Aspekte der Forschung und erklärt seine Bedeutung:

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