Naturlig hjärtvävnad med spindelsilke reproducerad - hopp för hjärtpasienter

Spindelsilke och 3D-tryck för produktion av hjärtvävnad
Spindelsilke är ett naturligt, extremt hållbart material som passar utmärkt för medicinsk användning. Olika tillämpningsområden har tidigare undersökts här. I en senare studie kommer forskare från universiteten i Bayreuth och Erlangen nu till slutsatsen att i framtiden tack vare spindelsilken kan även skadade hjärtan framgångsrikt "repareras".

I sina experiment lagde forskarna grunden för den artificiella produktionen av hjärtvävnad med hjälp av ett speciellt spindelsilkeprotein och 3D-tryckning. Snart har hjärtinfarktpatienter en verklig chans att återvinna sin skadade hjärtvävnad, enligt meddelandet från University of Bayreuth. Forskarna har publicerat resultaten av sin studie i tidskriften "Advanced Functional Materials".

Ett speciellt spindelsilkeprotein från trädgårdsspindelforskarna som används för produktion av artificiell hjärtvävnad. (Bild: JuergenL / fotolia.com)

Hjärtfel så länge obotligt
Till exempel kan hjärtat vara irreversibelt försämrat i sin funktion efter en utebliven hjärtinfarkt. Resultatet är ett hjärtsvikt. Omkring 1,8 miljoner människor i Tyskland lider av en sådan svagt hjärta (hjärtsvikt), som går tillbaka till en irreversibel förlust av hjärtmuskeln från hjärtsjukdomar, forskarna rapporterar, med hänvisning till siffror från den tyska Heart Foundation. Hittills finns det ingen terapi som kan vända sådan skada på cellerna.

Spindel silkeproteiner är nyckeln till framgång?
Forskargruppen med professor Thomas Scheibel (Biofabrication) från University of Bayreuth och Professor Felix Engel (Experimentell njur- och cirkulationsforskning) från Friedrich-Alexander-Universitetet Erlangen-Nürnberg har i sin aktuella undersökning undersökt huruvida spindelsilken kan användas för produktion av hjärtmuskulatur. Nyckeln till produktion av artificiell hjärtvävnad ligger på vissa proteiner som ger silken sin struktur och mekanisk hållfasthet, de så kallade fibroinerna, expertrapporten.

Spindelsilke passar väl som rammaterial för hjärtvävnad
Professor Dr. Engel hade redan upptäckt att silken av den indiska silkesmoten är särskilt väl lämpad som ett byggnadsmaterial för att göra hjärtvävnad. Men hittills har det inte varit möjligt att producera proteinet i tillräcklig mängd och jämn kvalitet, rapporterar University of Bayreuth. Professor Dr. Men Thomas Scheibel och kollegor efterträddes av sin egen räkning "en rekombinant silkesprotein i trädgården spindel att producera större mängder och med jämn och hög kvalitet." Tillsammans forskare från Bayreuth och Erlangen har därför undersökt ytterligare möjliga användningar av proteinerna i kors spindeltråd.

Produktion i 3D-utskriftsprocess
Spindelsilke är utmärkt lämpad som material för så kallat biotin, med vilken vävnadsliknande strukturer kan produceras i tredimensionell tryckning, rapporterar forskarna. De levande cellerna hos människor eller djur som används i detta fall skulle i allmänhet förbli funktionella, vilket öppnar mångsidiga möjligheter vid framställning av artificiell vävnad. Jana Petzold från Erlanger laget och Tamara Aigner från Bayreuth gruppen har därför utforskat mer i detalj hur den konstruerade laboratoriesilkesproteinet kan utnyttjas eADF4 (κ16) för framställning av hjärtvävnad.

Funktionen hos de artificiella hjärtmuskelcellerna
Forskarna appliceras en tunn film av silkesprotein till ett objektglas på vad som fortfarande andra celler (bindvävsceller eller blodkärlsceller) placerades, universitetet i Bayreuth rapporterats. Funktionen hos hjärtmuskelcellerna var av särskilt intresse. Under undersökningarna fann forskarna att de faktorer som är ansvariga för hypertrofi (förstoring av hjärtmuskelceller, till exempel i idrottare eller gravida kvinnor), också leda till en volymtillväxt i hjärtmuskelceller i eADF4 (κ16) film odlas var. Funktionen verkar mycket liknande här.

Mot bakgrund av de aktuella forskningsresultaten var forskarna hoppfulla att kunna hjälpa många hjärtpatienter med metoden baserad på artificiella silkeproteiner och 3D-tryckning. "Arbetande hjärtvävnad kan skapas artificiellt mycket snart. Frågan är nu när och hur det händer i kliniken, avslutar professor Thomas Scheibel. (Fp)