Po raz pierwszy stworzono "żywego" tętniaka poza ciałem człowieka

Jak uczyć się badać czy operować coś, co siedzi ukryte w naszej głowie? Odpowiedź na to pytanie bywa problemem dla lekarzy zajmujących się pacjentami z patologicznymi zmianami tętnic czy żył w mózgu.

Jeżeli już lekarz dostrzeże tętniaka nim ten pęknie (prowadząc do nawet śmiertelnego w skutkach krwawienia), może rozpocząć leczenie przez powstrzymanie do niego dopływu krwi. Jedną z metod jest nałożenie metalowego zacisku na naczyniu krwionośnym poniżej uszkodzonej części naczynia.

Drugą metodą jest tzw. embolizacja wewnątrznaczyniowa. To zabieg polegający na wprowadzeniu cewnika z materiałem zatorowym do problematycznego naczynia, dzięki czemu można zlikwidować nieprawidłowości żylne.

Żadna z tych technik nie jest przyjemna. Albo otwiera się pacjentowi czaszkę, albo przez nacięcie w skórze oraz tętnicy (zwykle udowej) wkłada się prowadnicę i dociera nią do docelowego naczynia. Nie zawsze łatwo ustalić która metoda powstrzymania wzrostu tętniaka jest lepsza dla zdrowia pacjenta.

- Spojrzeliśmy na ten problem i pomyśleliśmy, że gdyby połączyć modelowanie komputacyjne [służy symulacji akcji i interakcji niezależnych elementów celem oszacowania ich oddziaływania na system jako całość – red.] i eksperymentalne podejścia, może wypracowalibyśmy bardziej deterministyczną [pozbawioną elementu losowości – red.] metodę leczenia tętniaków lub samego wyboru odpowiedniej metody leczenia – przekonuje w informacji prasowej inż. William Hynes z kalifornijskiego ośrodka badawczego Lawrence Livermore National Laboratory.

Jak tłumaczy jeden z twórców “pozaustrojowego” tętniaka, możliwe teraz będzie stworzenie ram spersonalizowanej opieki medycznej. Korzystający z niej lekarz byłby w stanie zdecydować o najlepszej dla zdrowia pacjenta ścieżce terapii.

W laboratorium Lawrence Livermore zespół inż. Hynesa wydrukował z pomocą biopolimerowego hydrożelu rusztowanie w kształcie tętniaka, do którego potem wprowadzono komórki ludzkiego mózgu zwane hCMEC (ang. human cerebral microvascular endothelial cells). W przeciągu 7 dni i po namnożeniu się tych komórek powstała z nich żywa, trójwymiarowa wyściółka tętniaka.

- To nie pierwszy model tętniaka jaki stworzono na potrzeby edukacji medycznej, ale pierwszy zbudowany z żywych ludzkich komórek – przekonują twórcy. Na gotowym już żywym modelu przeprowadzono eksperyment z krowim osoczem. Przepuszczono je przez naczynie krwionośne a potem wykonano embolizację.

Zdjęcie: Elisa Wasson/Lawrence Livermore National Laboratory

Stworzony skrzep powstrzymał przepływ krwi. Zabieg się udał, model zadziałał jak oczekiwano. Zanim trafi on jednak w ręce lekarzy konieczne są dalsze eksperymenty. Konstruktorzy muszą mieć pewność, że ich model prawidłowo symuluje napięcia tkanek. Ich rozerwanie kończy się pękniętym tętniakiem i krwotokiem.

Docelowo osiągnięta ma być pełna personalizacja, tj. możliwość drukowania modelu ”tętniaka in vitro” dla każdego pacjenta. Mając takie narzędzie można planować nie tylko zabieg leczniczy, ale i prawdopodobne tempo gojenia się naczynia krwionośnego. Opis budowy modelu tętniaka opublikowano w czasopiśmie ”Biofabrication”.