Dezellularisiertes Herz • Anna Sycheva • Wissenschaftliches Bild des Tages über "Elemente" • Medizin

Dezellularisiertes Herz

Das Foto zeigt ein Schweineherz, das einer Dezellularisierung unterzogen wurde – es reinigt den Körper aller Zellen, wodurch ein leerer "Rahmen" der extrazellulären Matrix zurückbleibt und seine Struktur vollständig erhalten bleibt. Am Ende des Reinigungsprozesses besteht die extrazelluläre Matrix hauptsächlich aus fibrillären Proteinen wie Kollagen und Fibrin sowie Laminin und Proteoglykanen. Diese Methode ist ein neues Wort in der regenerativen Medizin und Transplantation.

Ein wichtiges Problem bei der Transplantation ist die Suche nach einem geeigneten Spender. Um dieses Problem zu umgehen, entwickeln Wissenschaftler Methoden, um ganze Organe im Labor zu gewinnen, wie etwa den 3D-Druck oder die Kultivierung mit Stammzellen. Dank der Dezellularisierungsmethode ist es möglich, kein neues Organ zu erstellen, sondern lediglich ein bestehendes zu reinigen. Diese Methode beruht auf der Tatsache, dass bei der Transplantation eines Organs die Hauptantigenlast von seinem Zellapparat getragen wird. Wenn Spenderantigene in den Körper des Empfängers eindringen, tritt häufig eine Immunantwort auf, und infolgedessen wird ein transplantiertes Organ zurückgewiesen. Somit ermöglicht die Dezellularisierung, nicht-immunogene Organe zu erhalten.

Seit den 1970er Jahren wird an der Gewinnung einer dezellularisierten extrazellulären Matrix gearbeitet, aber die Forschung schreitet sehr langsam voran, und erst am Ende des 20. Jahrhunderts konnten so einfache Organe wie Haut und Blase sowie Blutgefäße und Herzklappen dezellularisiert werden. Im Jahr 2008 konnten amerikanische Wissenschaftler ganze "zellfreie" Rattenherzen erhalten, was einen Durchbruch auf dem Gebiet des Tissue Engineering und den Beginn einer neuen Ära auf dem Gebiet der Organdezellularisierung bedeutete. Die Dezellularisierung anderer Organe, wie Leber und Nieren, wird erfolgreich durchgeführt.

Dezellularisierung des Rattenherzens (amit). Ao ist die Aorta, LA ist der linke Vorhof, LV ist der linke Ventrikel, RA ist der rechte Vorhof, RV ist der rechte Ventrikel. Es kann gesehen werden, wie das Herz transparenter wird, wenn die Zellen verschwinden. df – gefärbte Abschnitte des linken Ventrikels in verschiedenen Stadien der Dezellularisierung, Sternchen markierte Lücken der Blutgefäße. Skalierungslänge – 200 Mikrometer. Auf Schnitte d, e sichtbare Zellkerne und Myofibrillen; auf Schnitt f Es gibt keine Zellen mehr. Bild von H. C. Ott et al., 2008. Perfusions-dezellularisierte Matrix: ein bioartifizielles Herz

Um eine zellfreie Matrix zu schaffen, müssen Sie die Zellmembran und die Nukleinsäuren zerstören.Es tritt in mehreren Stufen auf und wird durch verschiedene Methoden oder deren Kombination durchgeführt: physikalisch (thermischer oder osmotischer Schock, mechanische Einwirkung), chemisch (unter Verwendung verschiedener Detergenzien), enzymatisch (unter Verwendung von Lipasen, Nukleasen, Trypsin und anderen Enzymen).

Obwohl das Organ von allen Zellen befreit ist, enthält die dezellularisierte Matrix Proteine ​​und Wachstumsfaktoren, die für die primäre Adhäsion, Zelldifferenzierung und Proliferation der Stammzellen des Empfängers notwendig sind. Um ein Organ zu transplantieren, muss es rezellularisiert werden, wobei die Wissenschaftler das Skelett mit pluripotenten Stammzellen füllen, die sich zu Zellen des benötigten Organs differenzieren. Das Ergebnis ist ein voller Körper, der ohne Abstoßungsrisiko transplantiert werden kann! Die Rückgewinnung erfolgt in einem Bioreaktor, der die physiologischen Bedingungen für ein Organ nachahmt. Das resultierende Organ enthält ein intaktes Gefäßnetz, mit dem Sie das Organ wieder mit der Blutversorgung verbinden können.

Phasen der Schaffung eines bioelektrischen Herzens durch Perfusion, die Einführung von Substanzen durch das vaskuläre Netzwerk. A, B – Dezellularisierung, B, R – Rezellularisierung: die – füllen das Gerüst mit Endothelzellen, säumen sie die innere Oberfläche von Blutgefäßen und Hohlräumen des Herzens im Körper, R – Besiedlung mit Herzzellen (neonatale Kardiomyozyten), D – funktionelles Herz. Bild von C. Gálvez-Montón et al., 2013. Herz-Gewebe-Technik und das bioartifizielle Herz, in der jeweils gültigen Fassung

Unglücklicherweise befinden sich die Versuche zur Transplantation der zellbesiedelten Organe noch in der Laborforschung und werden nur an Tieren durchgeführt, aber da sich die Wissenschaft in diesem Bereich sprunghaft entwickelt, ist die Zukunft mit der Verwendung von dezellularisierten Matrizen nicht weit entfernt.

Fotos von ideas.ted.com.

Anna Sycheva


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