Hvert år dør knap fire millioner europæere af hjerte-kar-sygdomme, og forskerne har derfor lynende travlt med at finde frem til nye behandlinger, der kan nedbringe tallet.
Det arbejde kan blive lettere i fremtiden. Et hold amerikanske forskere fra Boston University har nemlig udviklet en mini-model af et hjertekammer fremstillet af en kombination af stamceller fra et menneskehjerte og 3D-printede komponenter i plastik.
MiniPUMP, som opfindelsen er døbt, er på størrelse med et frimærke og pumper som et rigtigt hjerte helt ved egen kraft.
Det nye mini-hjerte giver forskerne et detaljeret og præcist indblik i, hvordan menneskehjertet fungerer, så de kan undersøge, hvordan sygdom påvirker organet og teste virkningen af nye behandlinger uden at skulle udføre forsøg på levende mennesker.
Hjertevævet får det kunstige hjerte til at trække sig sammen i pulserende bevægelser. Forskerne kan bruge opfindelsen til at afprøve medicins virkning og eventuelle bivirkninger.
Minihjerte er konstant nedsænket i væske
Den bærende struktur i miniPUMP minder mest af alt om et cirkelformet stillads eller gitterværk opbygget af bittesmå, 3D-printede plastikstænger, der kan fjedre.
På den måde kan hjertekammeret trække sig sammen og udvide sig akkurat som i det virkelige liv. Den fjedrende plastikstruktur er beklædt med hjertevæv fremstillet af stamceller fra mennesker.
Mini-hjertet er konstant nedsænket i en væske, som indeholder glukose og næringsstoffer. Væsken forsyner stamcellerne med næring til at danne den energi, de skal bruge for at trække sig sammen.
Cellernes arbejde får hele hjertekammeret til at klemme sig sammen, så den næringsrige væske, der også fylder hjertekammerets hulrum, bliver presset ud igennem det, der svarer til hjerteklapper i et menneskehjerte. I det øjeblik cellerne slapper af, bliver hulrummet atter fyldt op med væsken.
Plast-skelettet fra miniPUMP er beklædt med hjertevæv fremstillet af stamceller fra mennesker. Cellerne danner selv energi til deres sammentrækninger.
Forsøg afslører bivirkninger
Så længe cellerne har adgang til den næringsrige væske, pumper hjertekammeret kontinuerligt, så væsken bevæger sig ind og ud af kammeret.
”Det fungerer fuldstændig som et normalt hjertekammer, og det kræver ingen ekstern energitilførsel. Vores miniPUMP opererer helt på egen hånd og giver os mulighed for at undersøge, hvordan et menneskehjerte reagerer på forskellige input. Vi kan udføre disse forsøg uden levende mennesker, hvilket er en kæmpe fordel”, forklarer Alice White, Ph.D., som er professor og formand ved Boston University College of Engineering samt leder af miniPUMP-projektet.
Opfindelsen er ikke meget større end et frimærke men har uvurderlig betydning, da opfindelsen kan vise vejen til nye hjertebehandlinger.
”For eksempel kan vi tilføre lægemidler til miniPUMP og iagttage, hvordan det påvirker hjertekammerets funktion. På den måde kan vi let få svar på, hvilke stoffer der forbedrer eller forværrer hjertefunktionen, og om de forskellige stoffer har bivirkninger”, siger hun.
Mulighederne for at afprøve forskellige behandlinger begrænser sig ikke til medicin. For eksempel er det også muligt at tilføre usunde celler til det kunstige hjertekammer. Det kan være celler med genetiske mutationer, som i det virkelige liv er kendt for at øge risikoen for at udvikle hjerte-kar-sygdomme.