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Wie man aus einem Spinatblatt ein menschliches Herz macht

2022
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Spinat kann in mehrfacher Hinsicht gut für Ihr Herz sein. Es ist vollgepackt mit Ballaststoffen, Vitamin A und dem verzweigten Gefäßsystem, das die Zellen benötigen, um Nährstoffe aufzunehmen.

Aus diesem Grund beschlossen die Bioingenieure des Worcester Polytechnic Institute, menschliche Herzzellen auf dem Gerüst eines bescheidenen Spinatblatts zu züchten. Und es hat funktioniert. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie im Vorfeld der Printausgabe vom Mai 2017 online in der Zeitschrift Biomaterials .

Wenn Sie sich ein Spinatblatt ansehen, sehen Sie wahrscheinlich ein dunkles, grünes Blatt, das zu getrockneten Preiselbeeren und Äpfeln gehört. Ein Bioingenieur sieht Venen. Es gibt einen zentralen Stiel mit kleineren Ästen, die sich zu den Rändern ablösen, ähnlich wie die Blutgefäße in Ihrem Herzen wachsen. Und obwohl Spinat kein Blut hat, dienen die Gefäße im Blatt und in Ihrem Herzen im Wesentlichen demselben Zweck: der Nährstoffversorgung.

Es ist einfach, sich Ihr Kreislaufsystem als hauptsächlich große Venen und Arterien vorzustellen, die sich alle in einer großen Schleife verbinden. Aber der vielleicht wichtigste Teil dieses Systems sind die Kapillaren, die winzigen Röhrchen, die das Blut in das letzte Stadium befördern, in dem tatsächlich ein Großteil der Sauerstoff- und Nährstoffversorgung stattfindet. Ohne die Kapillaren könnte man nicht überleben. Die Zellen in Ihren Organen können nicht sehr weit von einer Kapillare entfernt überleben - sie müssen zwischen 100 und 200 Mikrometer oder ein oder zwei Haare breit sein. Und weil Zellen dieses komplizierte Netz von Kapillaren haben müssen, ist es schwierig, menschliches Gewebe künstlich zu züchten. Es ist tatsächlich eines der schwierigsten Dinge bei der Herstellung von Orgeln. Zellen haben Möglichkeiten, das Wachstum von Blutgefäßen in Ihrem Körper zu induzieren, aber außerhalb ist es nicht so einfach. Und Sie können nicht einfach eine Masse von Zellen in einen Körper transplantieren und von ihnen erwarten, dass sie ihre eigenen Gefäße bilden, weil sie absterben, bevor sie überhaupt eine Chance haben. Wenn Sie also ein Organ von Grund auf neu erstellen möchten (oder nur einen Teil davon), müssen Sie einen Weg finden, um mindestens ein Simulakrum von Blutgefäßen zu erstellen.

Hierfür gibt es eine Reihe von Ideen, und das Spinatgerüst ist nur eine davon. Im Jahr 2012 haben zwei Forscher an der Universität von Pennsylvania "Blutgefäße" aus Zucker in 3D gedruckt und dann Leberzellen im Netzwerk wachsen lassen. Nachdem sich die Zellen festgesetzt hatten, lösten sie den Zucker einfach weg und ließen ein hohles Röhrchengeflecht zurück, das als Kapillare fungieren konnte. Dieser Ansatz hat jedoch keine sehr natürliche Struktur, da Sie durch die geometrische Art und Weise, in der 3D-Drucker Zuckerfäden ablegen können, eingeschränkt sind.

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Diese Bioingenieure verfolgten einen anderen Ansatz. Sie lösten das gesamte Zellmaterial in einem Spinatblatt unter Verwendung von Reinigungsmitteln auf und ließen den Zellulosehintergrund zurück. Sobald sie eine leere Schale Spinat hatten, konnten sie menschliche Herzzellen hinzufügen und sie dazu bringen, an der Struktur festzuhalten. Die Zellen konnten immer noch so schlagen, wie es ein Herz tun sollte, und das Gefäßsystem konnte den Blutfluss unterstützen, obwohl die Ingenieure kein echtes Blut in das System einführten - sie verwendeten eine rot gefärbte Flüssigkeit, die wie Blut aussehen sollte, um zu beweisen, dass es funktionierte .

Spinatblätter wären nicht für alle Gewebe geeignet. Das Design der Verzweigungen ähnelt dem Wachstum der Gefäße in einem Herzen, andere Organe haben jedoch andere Kapillarnetzwerke, sodass andere Pflanzen möglicherweise für verschiedene Körperteile besser funktionieren. Diese Bioingenieure haben ihr Konzept auch unter Verwendung von Petersilienstängeln und den kleinen haarigen Wurzeln auf Erdnüssen bewiesen. Theoretisch könnte man Holz verwenden, um das Knochenwachstum nachzuahmen, oder eine dickstielige Pflanze, wie Unkraut, um ein Stück zu formen einer Arterie.

Sie sind sich noch nicht sicher, wie gut diese Organteile in einen tatsächlichen Menschen transplantieren würden. Es ist eine Sache, ein Stück Herz wachsen zu lassen und eine andere, einen Körper dazu zu bringen, diese künstliche Struktur als Teil von sich selbst zu akzeptieren. Transplantate greifen nicht regelmäßig ein, auch wenn sie nicht aus Pflanzen bestehen. Und selbst Popeye würde Schwierigkeiten haben, eins mit einem Spinatblatt zu werden. Zumindest für jetzt.

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