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실험실에서 배양한 혈관이 어린이의 심장 결함에 도움이 될 수 있습니다
이것은 또한 수용자의 맞춤형 세포 성장 없이도 필요할 때 혈관을 보관하고 이식할 수 있음을 의미합니다.
미래에는 심장 결함이 있는 일부 어린이가 성인이 되기 전에 다섯 번 이상 수술하는 대신 한 번의 수술이 필요할 수 있다고 연구원인 로버트 트란퀼로(Robert Tranquillo)가 말했습니다. 과학자들은 수용자 내에서 자랄 수 있는 인공 혈관을 성공적으로 개발했으며, 이는 선천성 심장 결함이 있는 어린이의 반복적인 수술의 필요성을 방지하는 돌파구입니다.
미국 미네소타 대학이 주도한 이 연구는 이 생체공학적 혈관을 어린 양에게 이식했습니다. 선박 생명공학에서 가장 큰 도전 중 하나는 새로운 소유자와 함께 성장할 선박을 설계하는 것입니다.
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연구자들은 실험실에서 출생 후 기증자의 피부 세포에서 혈관 모양의 튜브를 생성한 다음 거부 가능성을 최소화하기 위해 세포를 제거했습니다.
이것은 또한 수용자의 맞춤형 세포 성장 없이도 필요할 때 혈관을 보관하고 이식할 수 있음을 의미합니다. 어린 양에 이식되었을 때, 튜브는 수용자의 자신의 세포에 의해 다시 채워져 성장할 수 있었습니다.
의사가 환자에게 이식할 수 있고 체내에서 자랄 수 있는 '기성품' 재료가 있는 것은 이번이 처음일 수 있다고 미네소타 대학교 생물의학 공학부의 Robert Tranquillo 교수가 말했습니다.
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Tranquillo는 미래에는 심장 결함이 있는 일부 어린이가 성인이 되기 전에 5번 이상의 수술 대신 한 번의 수술을 받을 가능성이 있다고 말했습니다.
연구자들은 양 피부 세포를 피브린이라고 하는 젤라틴과 같은 물질에 튜브 형태로 결합한 다음 최대 5주 동안 생물 반응기를 사용하여 세포 성장에 필요한 영양소를 리드미컬하게 펌핑했습니다.
펌핑 생물반응기는 관을 강화하고 경직시키기 위해 영양분과 운동을 제공했습니다.
Tranquillo 연구실의 선임 연구원인 Zeeshan Syedain과 함께 개발한 생물반응기는 환자에게서 터지지 않도록 자연 동맥보다 강하도록 생물 인공 혈관을 개발하는 핵심 구성 요소였습니다.
그런 다음 연구원들은 특수 세제를 사용하여 모든 양 세포를 씻어내고 이식 시 면역 반응을 일으키지 않는 무세포 기질을 남겼습니다.
5주령에 3마리의 어린 양에서 혈관 이식편이 폐동맥의 일부를 대체했을 때 이식된 혈관은 곧 양의 자신의 세포로 채워져 혈관이 모양을 구부리고 성인이 될 때까지 수용자와 함께 성장했습니다.
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50주령에 양의 이식편 혈관 직경은 56% 증가했고 혈관을 통해 펌핑될 수 있는 혈액의 양은 216% 증가했습니다.
콜라겐 단백질도 465% 증가하여 혈관이 단순히 늘어난 것이 아니라 실제로 성장했음을 증명했습니다. 응고, 혈관 협착 또는 석회화와 같은 부작용은 관찰되지 않았습니다.
우리는 성장을 보았고 나쁜 일은 일어나지 않았습니다. 결과는 매우 고무적이라고 Tranquillo는 말했습니다. 이번 연구는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 저널에 게재됐다.