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4D Printing of Human Vascularized Cardiac Patches and Hearts for Regenerative Medicine

Description du projet

«Patcher» un cœur brisé

La transplantation cardiaque est la seule option pour les patients souffrant d’insuffisance cardiaque en phase terminale. Cependant, la rareté des organes adaptés nécessite l’adoption d’approches alternatives visant à régénérer le cœur malade. Les chercheurs du projet 4DPrintedHeart, financé par l’UE, ont produit des patchs cardiaques imprimés en 3D contenant des vaisseaux sanguins. Étant incapables de pomper le sang, leur fonctionnement n’est toutefois pas encore idéal. L’objectif est de perfectionner cette approche grâce à de nouvelles méthodes d’impression et de mettre au jour les mécanismes qui sous-tendent la maturation des tissus et des cœurs imprimés. Les résultats devraient faire avancer le domaine du génie tissulaire et révolutionner la transplantation cardiaque.

Objectif

Heart diseases are a major cause of death in the Western world. No sustainable regenerative therapy is currently available, and cardiac transplantation is the only treatment. However, the scarcity of matching heart donors raises the need to develop new regenerative medicine approaches. Recently, our group has shown the use of patient-specific cells and personalized hydrogels to 3D print vascularized cardiac patches. Moreover, we have developed printing technologies which allowed to print small-scale, cellularized human hearts with the major blood vessels. Despite these and other advances in the field, the premature hearts are very basic, and their ability to pump blood and function in vivo is still considered futuristic, requiring several major breakthroughs. In this proposal, I plan to go far beyond the current state-of-the-art and overcome some of the remaining challenges in the field. We will develop novel 4D printing approaches, allowing to print human cardiac patches and whole functional hearts, including ventricles, atria, pacemakers, conduction system and extensive vasculature, in high resolution. We will decipher the mechanisms underlying the maturation of the printed tissues and hearts, which are essential for the synchronous contraction and heart pumping. Functionality of the printed structures will be compared to that of native cardiac tissues and whole natural hearts by examining their reaction to chronotropic and cardiotoxic drugs, proving their additional potential to serve as reliable, predictive drug testing platforms. The printed tissues and hearts will be then heterotopically transplanted, and their anastomosis with the host blood vessels, contraction and blood pumping capabilities in vivo will be tested. Finally, we will demonstrate the ability of the printed, vascularized cardiac patches to improve heart function. Successful completion of this ambitious project will provide a sustainable regenerative therapy for a myriad of devastating maladies.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

TEL AVIV UNIVERSITY
Contribution nette de l'UE
€ 2 000 000,00
Coût total
€ 2 000 000,00

Bénéficiaires (1)