Zinātnieki pirmo reizi bioinženierijā ir izveidojuši cilvēka radzeni, izmantojot 3D drukāšanas paņēmienu, kas var būt stimuls radzenes transplantācijai.
Radzene ir caurspīdīgs kupolveida acs ārējais slānis. Radzene ir pirmā lēca, caur kuru iziet gaisma, pirms nonāk tīklenē acs aizmugurē. Radzenei ir ļoti svarīga loma redzes fokusā, pārraidot refrakcijas gaismu. Tas arī nodrošina mūsu acu aizsardzību, un jebkādi bojājumi vai ievainojumi var izraisīt nopietnus redzes traucējumus un pat aklumu. Saskaņā ar PVO datiem aptuveni 10 miljoniem cilvēku visā pasaulē ir nepieciešama operācija, lai novērstu radzenes aklumu, ko izraisa tādas slimības kā trahoma vai kāda cita slimība. acs traucējumi. Pieci miljoni cilvēku cieš no pilnīga akluma, ko izraisa radzenes rētas apdegumu, nobrāzumu vai citu apstākļu dēļ. Vienīgā bojātas radzenes ārstēšana ir saņemt a radzenes transplantācijatomēr pieprasījums pēc radzenes transplantācijas pārsniedz piedāvājumu. Tāpat ar radzenes transplantāciju saistīti daudzi riski/komplikācijas, tostarp acu infekcija, šuvju lietošana utt. Visnozīmīgākā un nopietnākā problēma ir tā, ka dažkārt donora audi (radzenes) tiek atgrūsti pēc transplantācijas. Šī ir nedroša situācija, un, lai arī reti, tā notiek 5 līdz 30 procentos gadījumu pacientes.
Pirmā 3D drukātā cilvēka radzene
Pētījumā, kas publicēts Eksperimentālā acu izpēteŅūkāslas universitātes (Apvienotajā Karalistē) zinātnieki kādu laiku ir izmantojuši trīsdimensiju (3D) drukāšanas paņēmienu, lai ražotu vai “ražotu” radzeni cilvēka acij, un tas varētu būt labvēlīgs radzenes iegūšanai transplantācijai. Izmantojot vispāratzīto 3D biodrukas tehnoloģiju, pētnieki izmantoja cilmes šūnas (no cilvēka radzene) no veselīgas donora radzenes, un tās sajauca ar alginātu un kolagēnu, lai izveidotu šķīdumu, ko varētu izdrukāt. Šis risinājums, ko sauc par biotinti, ir vissvarīgākā prasība, lai drukātu jebko 3D formātā. Biodruka ir tradicionālās 3D drukas paplašinājums, bet tiek izmantots bioloģiskiem dzīviem materiāliem, un tāpēc tā vietā ir jāizmanto biotinte, kas sastāv no "dzīvu šūnu struktūrām". Viņu unikālais gēls, kas sastāv no algināta un kolagēna, spēj uzturēt dzīvas cilmes šūnas un tajā pašā laikā radīt materiālu, kas ir pietiekami stingrs, lai saglabātu formu, bet joprojām ir mīksts, lai to varētu izspiest no 3D printera. Pētnieki izmantoja vienkāršu, lētu 3D bioprinteri, kurā viņu sagatavotā biotinte tika veiksmīgi sakārtota koncentriskos apļos, veidojot kupola formu. mākslīgā radzene. Tika sasniegta radzenes raksturīgā “izliektā forma”, kas padara šo pētījumu par veiksmīgu. Šī drukāšanas procedūra aizņēma mazāk nekā 10 minūtes. Pēc tam tika novērots, ka cilmes šūnas aug.
Kopš popularitātes 3D biodrukāšana ir palielinājusies, pētnieki ir meklējuši vispiemērotāko ideālo biotinti radzenes iespējamai un efektīvai izgatavošanai. Šī Ņūkāslas universitātes grupa ir uzņēmusies vadību un to sasniegusi. Tā pati pētnieku grupa iepriekš ir pierādījusi, ka viņi vairākas nedēļas uzturēja šūnas dzīvas istabas temperatūrā vienkāršā algināta un kolagēna gēlā. Ar šo pētījumu viņi ir spējuši pārnest šo izmantojamo radzeni ar šūnu dzīvotspēju 83% apmērā vienu nedēļu. Tātad, audus var drukāt bez bažām, vai tie augs vai nē (ti, paliks dzīvi), jo abas lietas ir pieejamas vienā un tajā pašā datu nesējā.
Pacientam specifiskas radzenes izgatavošana
Pētnieki arī šajā pētījumā ir parādījuši, ka radzeni var veidot tā, lai tā atbilstu katra pacienta unikālajām prasībām. Pirmkārt, tiek skenēta pacienta acs, kas ģenerē datus, lai “izdrukātā radzene” atbilstu precīzai vajadzīgajai formai un izmēram. Izmēri tiek ņemti no pašas radzenes, kas pēc tam padara drukāšanu ļoti precīzu un iespējamu. 3D drukas tehnoloģija ir pārbaudīta ražošanā mākslīgs sirds un daži citi audi. Plakanie audi ir radīti pagātnē, bet pēc autoru domām, šī ir pirmā reize, kad tiek ražotas "formētas" radzenes. Lai gan šai metodei joprojām ir nepieciešama veselīga donora radzene, cilmes šūnas tiek veiksmīgi izmantotas, lai mākslīgajā radzenē izaugtu par vairāk šūnām. Viena vesela radzene vienkārši neaizstās bojāto, taču mēs varam izaudzēt pietiekami daudz šūnu no vienas ziedotās radzenes, lai izdrukātu 50 mākslīgās radzenes. Tas būs daudz izdevīgāks scenārijs nekā tikai vienas transplantācijas veikšana.
Nākotne
Šis pētījums joprojām ir sākotnējā stadijā, un 3D drukātās radzenes ir jāturpina novērtēt. Pētnieki norāda, ka viņu darbs prasīs vairākus gadus, pirms šādu mākslīgo radzeni varēs izmantot transplantācijai, jo vēl ir jāveic izmēģinājumi ar dzīvniekiem un cilvēkiem. Ir arī jāpārbauda, vai šis materiāls ir funkcionāls, un ir nepieciešama liela pielāgošana. Pētnieki ir pārliecināti, ka šīs mākslīgās radzenes būs pieejamas praktiskai lietošanai nākamo 5 gadu laikā. 3D drukas tehnoloģijas pieejamība šobrīd nav problēma, jo tā kļūst lēta un biodruka attīstās labi, un pēc dažiem gadiem varētu būt pieejamas standarta procedūras. Tagad lielāka uzmanība tiek pievērsta cilmes šūnu izmantošanai, lai atjaunotu vai aizstātu bojātos audus, savukārt metodes drukāšanas aspekts lielākoties ir racionalizēts.
Šis pētījums ir nozīmīgs solis ceļā uz risinājumu, kas var sniegt mums neierobežotu radzenes piegādi transplantācijai visā pasaulē. Turklāt Itālijas uzņēmuma pētnieki domā, lai galu galā izveidotu "3D drukātas acis", kas tiktu konstruētas līdzīgā veidā, izmantojot potenciālo biotinti, kas ietver acīmredzamās šūnas, kas nepieciešamas, lai aizstātu tās, kas atrodamas dabiskā acu komplektā. . Biotintes var mainīt dažādās kombinācijās atkarībā no konkrētajām prasībām. Viņu mērķis ir līdz 2027. gadam panākt, lai šīs "mākslīgās acis" būtu tirgū. Pētījumā ir iegūta vismodernākā mākslīgās radzenes forma un uzsvērta bioprintēšana kā potenciāls risinājums orgānu un audu trūkumam.
***
{Jūs varat izlasīt oriģinālo pētījumu, noklikšķinot uz DOI saites, kas norādīta tālāk citēto avotu sarakstā}
Avots (-i)
Isaacson A et al. 2018. Radzenes stromas ekvivalenta 3D biodrukāšana. Eksperimentālā acu izpēte.
https://doi.org/10.1016/j.exer.2018.05.010
