Contrairement à d'autres organes, le cœur ne peut pas se guérir après une blessure. Les maladies cardiaques sont la principale cause de mortalité aux États-Unis et sont particulièrement mortelles. Pour cette raison, l'ingénierie tissulaire sera cruciale pour le développement de la médecine cardiaque, menant finalement à la production de masse d'une fabrication en gros d'un cœur humain entier pour la transplantation. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Science.
Pour construire un cœur humain à partir de zéro, les chercheurs doivent reproduire les structures uniques qui composent le cœur. Cela comprend la création de géométries hélicoïdales, qui créent un mouvement de torsion lorsque le cœur bat. Ce mouvement de torsion est essentiel pour pomper le sang à des volumes élevés et le reproduire à l’ideintique a toujours été une problématique pour les chercheurs.
Maintenant, des bio-ingénieurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont développé le premier modèle biohybride de ventricules humains. Ils ont montré que l'alignement musculaire augmente considérablement la quantité sang que le ventricule peut pomper à chaque contraction.
Cette avancée a été rendue possible grâce à une nouvelle méthode qui a permis la fabrication de fibres alignées en hélice avec des diamètres allant de plusieurs micromètres à des centaines de nanomètres.
« Ce travail est une avancée majeure pour la biofabrication d'organes et nous rapproche de notre objectif ultime de construire un cœur humain pour la transplantation », a déclaré Parker, professeur de bioingénierie et de physique appliquée à SEAS et auteur principal de l'article.
Ce travail tire ses racines dans un mystère vieux de plusieurs siècles. En 1669, le médecin anglais Richard Lower a noté pour la première fois l'arrangement en spirale des muscles cardiaques.
Au cours des trois siècles suivants, les médecins et les scientifiques ont construit une compréhension plus complète de la structure du cœur, mais le but de ces muscles en spirale est resté extrêmement difficile à étudier.
En 1969, Edward Sallin, ancien directeur du département de biomathématiques de la faculté de médecine de Birmingham de l'Université de l'Alabama, a fait valoir que l'alignement hélicoïdal du cœur est essentiel pour obtenir de grandes fractions d'éjection – le pourcentage de la quantité de sang que le ventricule pompe à chaque contraction.
"Notre objectif était de construire un modèle où nous pourrions tester l'hypothèse de Sallin et étudier l'importance relative de la structure hélicoïdale du cœur", a déclaré John Zimmerman, boursier postdoctoral à SEAS et co-premier auteur de l'article.
Contrairement à l'impression 3D, qui ralentit à mesure que les caractéristiques deviennent plus petites, cette nouvelle technique de fabrication de tissus humains peut rapidement recréer des fibres à l'échelle d'un micron, soit environ cinquante fois plus petites qu'un seul cheveu humain.