Joka vuosi lähes neljä miljoonaa eurooppalaista kuolee sydän- ja verenkiertosairauksiin. Siksi tutkijoilla on kiire kehittää uusia hoitomuotoja, joilla kuolemia voitaisiin estää.
Tulevaisuudessa heidän työnsä saattaa helpottua, sillä yhdysvaltalaisen Bostonin yliopiston tutkijaryhmä on kehittänyt minimallin sydämen kammiosta. Malliin käytettiin ihmisen sydämen kantasoluja ja 3D-tulostettuja muoviosia.
MiniPUMP-malli on noin postimerkin kokoinen laite, joka pumppaa nestettä oikean sydämen tavoin omatoimisesti.
Uusi minisydän antaa tutkijoille tarkan kuvan siitä, miten ihmisen sydän toimii. Sen avulla voidaan tutkia, miten sairaus vaikuttaa sydämeen, ja testata uusien hoitomuotojen vaikutusta ilman ihmisille suoritettavia kokeita.
Tekosydämen sydänkudos supistuu kuten oikea sydän. Tutkijat voivat käyttää laitetta lääkkeiden tehon ja niiden mahdollisten haittavaikuksien testaamiseen.
Minisydän toimii nesteessä
MiniPUMP-sydän on rakenteeltaan ympyränmuotoinen kehikko, joka on koottu pienen pienistä joustavista 3D-tulostetuista muovitangoista.
Kammio voi siis supistua ja laajentua aivan kuten oikea sydän. Joustava muovirakenne on päällystetty ihmisen kantasoluista kasvatetulla sydänkudoksella.
Minisydän on koko ajan glukoosia ja ravintoaineita sisältävässä nesteessä, josta kantasolut saavat ravinteita sydämen pumppausliikettä varten.
Solujen työ saa kammion supistumaan ja laajentumaan. Ravinteikasta nestettä on myös kammion ontelossa, joten tekosydämen supistuessa neste työntyy sydämen läppiä vastaavien rakenteiden läpi. Kun solut rentoutuvat, ontelo täyttyy uudelleen nesteellä.
MiniPUMP-laitteen muovirunko on päällystetty ihmisen kantasoluista kasvatetulla sydänkudoksella. Solut tuottavat itse supistusliikkeeseen vaaditun energian.
Koe paljastaa haittavaikutukset
Niin kauan kuin soluilla on ravinteikasta nestettä, tekosydän pumppaa ja neste liikkuu kammioon ja sieltä pois.
”Se toimii täysin samalla tavalla kuin oikean sydämen kammio, eikä se tarvitse ulkoista energialähdettä. MiniPUMP-sydän toimii itsenäisesti ja antaa meille mahdollisuuden tutkia, miten ihmisen sydän reagoi erilaisiin ärsykkeisiin. Voimme nyt suorittaa kokeita ilman eläviä ihmisiä, mikä on valtava parannus”, selittää professori Alice White, joka on miniPUMP-hankkeen johtaja.
Postimerkin kokoinen laite on arvokas apu sydänsairauksien hoitomuotojen kehittämistyössä.
”Voimme esimerkiksi syöttää lääkeaineita miniPUMP-laitteeseen ja tarkkailla, mten ne vaikuttavat sydämen kammion toimintaan. Siten voimme löytää vastauksia siihen, mitkä aineet tehostavat ja mitkä haittaavat sydämen toimintaa”, toteaa White.
Laitteen avulla voidaan tutkita muitakin hoitomuotoja kuin vain lääkkeitä. Minitekosydämeen voidaan esimerkiksi viedä soluja, joissa on geneettisiä muutoksia. Tällaisten solujen tiedetään lisäävän sydän- ja verisuonisairauksia riskiä.