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移植用の人間の心臓を作り出すためにハーバードで重要な一歩が踏み出されました

インクルード ハート ダメージ後は再生できません。 したがって、再生のための技術を開発しようとしている組織工学の専門家の努力 心筋 心臓病学と心臓外科にとって、心臓全体をゼロから開発し、将来的に作成することは非常に重要です。 ただし、これは難しい作業です。独自の構造、特にセルのスパイラル配置をモデル化する必要があるためです。 この種の細胞組織は、十分な量の血液を送り出すために必要であると長い間疑われてきました。


ハーバードジョンA.ポールソン工学応用科学部のバイオエンジニアは、人間の心臓室の最初のバイオハイブリッドモデルの作成に成功しました らせん状に配置された心臓細胞 作成し、それによって仮定が正しいことを証明します。 細胞のこのらせん状の配置は、各心拍で送り出される血液の量を大幅に増加させます。 これは、移植可能な心臓をゼロから構築するという目標に近づくための重要なステップです」と、この研究の筆頭著者のXNUMX人であるキットパーカー教授は述べています。 科学 読み。

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アメリカの科学者の今日の業績の基礎は、350年前にイギリス人のリチャード・ロウアーによって築かれました。 チャールズXNUMX世を患者に含む医師は、心筋の繊維がらせん状に配置されていることに最初に気づき、TractatusdeCordeで説明しました。 その後の何世紀にもわたって、科学者たちはそれについてますます学びました ハート、しかし、その細胞のらせん状の配置を研究することは非常に困難でした。 1969年、アラバマ大学医学部のエドワードサリンは、心臓を非常に効率的に機能させるのは細胞のらせん状の配置であると仮定しました。 しかし、異なる心臓を比較することは非常に困難であるため、この仮説を検証することは容易ではありませんでした ジオメトリファイバーアレイ 構築する。
私たちの目標は、サリンの仮説をテストし、スパイラルファイバー構造の意味を研究できるモデルを構築することでした」とSEASのジョンジマーマンは説明します。

研究者は、集束回転ジェット紡糸(FRJS)と呼ばれる方法を開発しました。 このデバイスは、綿あめ製造機と同じように機能します。 液体 生体高分子 タンク内は小さな開口部から出て、 遠心力回転タンクに作用する、が外側に押し出されます。 タンクを出た後、溶媒は生体高分子から蒸発し、材料は硬化して繊維になります。 正確に制御された気流は、順番に、 繊維 正しい形に。 この光線を操作することにより、心筋繊維の構造を模倣した正しい構造を繊維に与えることが可能です。 FRJSを使用すると、XNUMX室またはXNUMX室の構造を作成することで、複雑な構造を正確に複製できます、とHubinChang氏は付け加えます。

このように適切な構造が織り込まれた後、研究者たちはラットの心筋細胞を取り出しました。 心筋細胞 そのような足場で得られたヒト幹細胞。 XNUMX週間後、足場は、生体高分子繊維と同じように配置された収縮性および拡張期の心臓細胞の複数の層で覆われました。
研究者はXNUMXつを作成しました 心臓細胞の構造。 XNUMXつは繊維がらせん状に配置され、もうXNUMXつは繊維が円形に配置されています。 それから彼らはそれらを比較しました チャンバーの変形、電気信号の伝達速度、および収縮中に排出される血液の量。 放射状に配置された繊維を備えたチャンバーは、試験されたすべての面で円形に配置されたチャンバーよりも優れていることが見出された。

さらに、科学者たちは、彼らの方法が人間の心臓のサイズだけでなく、ミンククジラの心臓のサイズにもスケールアップできることを示しました。 何十億ものデータを使用しているため、より大きなモデルではテストを行いませんでした。 心筋細胞 必要だったでしょう。