토론토 대학과 캐나다 몬트리올 대학의 연구원들은 실제처럼 박동할 뿐만 아니라 인간 배아 심장의 근육질 출구 챔버처럼 유체를 펌핑하는 밀리미터 길이(0.04인치)의 혈관을 역설계했다.

토론토 대학의 생물 의학 엔지니어인 Sargol Okhovatian은 "우리 모델을 사용하면 심실이 수축할 때마다 얼마나 많은 체액이 배출되는지와 같은 체액의 압력을 측정할 수 있다."라고 말했다.

"이 두 가지 모두 이전 모델에서는 거의 불가능했다."

일반적으로 병에 걸리거나 건강한 심장이 혈액을 보내는 방식을 연구하기 위한 몇 가지 옵션이 있다.

부검에서 제거된 장기와 같이 더 이상 완전히 기능하지 않는 장기는 활동 없이 진위를 제공한다. 조직 배양은 생화학적 기능에 대한 창을 제공할 수 있지만 3차원의 맥동 덩어리의 수리력을 완전히 포착하지는 못한다.

동물 모델을 통해 연구자들은 새로 개발된 치료법의 영향으로 살아있는 심장이 펌프 역할을 하는 방식을 테스트할 수 있지만 항상 가장 윤리적인 선택은 아니다.

자연이 의도한 대로(완전히 기능하는 기관으로 펼쳐지지 않고) 발달하고 행동하는 신체 부위의 3D 모델에 합류하여 이 새로운 심장과 같은 기관은 합성 및 생물학적 재료의 혼합을 사용하여 실험실에서 성장했다.

세포 자체는 어린 쥐의 심혈관 조직에서 파생된 다음 조직의 성장을 지시하는 홈이 있는 폴리머로 인쇄된 스캐폴드 층에서 성장했다.

이 평평한 메쉬는 구조가 인간 좌심실의 심장 근육 섬유의 정렬을 모방하도록 만들었다.

심장 세포의 삼중 층 스택을 맥동 챔버와 더 유사한 것으로 바꾸기 위해 팀은 맨드릴이라고 부르는 원뿔 모양의 샤프트를 사용했다. 조직 샘플의 빠른 롤링 및 프레스토– 단순 심실. 심장 근육 세포의 이 작은 관을 뛰게 만드는 데 필요한 것은 일련의 작은 전기 충격이었다.

"지금까지 심장 조직의 평평한 시트와 대조적으로 심실의 진정한 3D 모델을 만들려는 시도는 소수에 불과했다."라고 토론토 대학의 화학자인 Milica Radisic이 말했다.

“사실상 그것들은 모두 단층의 세포로 만들어졌다. 그러나 실제 심장은 여러 층이 있으며 각 층의 세포는 서로 다른 각도를 향하고 있다. 심장이 뛸 때 이 층은 수축할 뿐만 아니라 비틀기도 한다. 마치 수건을 비틀어 물기를 짜내는 것과 비슷하다. 이렇게 하면 심장이 다른 방법보다 더 많은 혈액을 펌프질할 수 있다.”

내부 직경이 0.02인치(0.02인치)에 불과한 이 용기는 성인 심장의 약 5% 압력으로 액체를 겨우 분출한다.

여전히, 이 모델은 더 강력한 시스템을 나타내기 위해 더 많은 조직 층을 포함하도록 시간이 지남에 따라 대량화될 수 있는 훌륭한 개념 증명이다.

시간이 지남에 따라 스캐폴드가 제거되고 인간 유래 조직의 메들리가 통합되어 모델로서의 구조를 개선할 뿐만 아니라 완전히 기능하고 이식 가능한 장기로 가는 방법도 가능하다.

"이 모델을 사용하면 침습적 수술이나 동물 실험 없이 세포 기능뿐만 아니라 조직 기능 및 기관 기능을 모두 연구할 수 있다."라고 Radisic은 말한다.

"우리는 또한 긍정적 또는 부정적인 영향에 대해 약물 후보 분자의 큰 라이브러리를 스크리닝하는 데 사용할 수 있다."

이 연구는 Advanced Biology에 게재되었다.

출처:ScienceAlert.com