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Wissenschaftler wachsen arbeiten Stimmbandgewebe im Labor

Wissenschaftler haben erfolgreich Stimmbandgewebe im Labor entwickelt und gezeigt, dass es einen realistischen Klang erzeugen kann, wenn es in Stimmkästen implantiert wird, die an einer künstlichen Luftröhre befestigt sind, die Luft durch sie bläst.
Die Forscher sagen, dass ihre Arbeit zeigt, dass es im Prinzip möglich ist, Gewebe zu konstruieren, um die Stimmbänder oder Stimmbänder zu ersetzen, die sich in der Stimmbox oder dem Kehlkopf befinden.

Das Team zeigte auch, dass das aus menschlichen Zellen hergestellte Gewebe keine Anzeichen von Abstoßung aufwies, wenn es in Mäuse mit humanisiertem Immunsystem transplantiert wurde.

Schreiben in Wissenschaft Translationale MedizinBioingenieure an der Universität von Wisconsin-Madison schlagen vor, dass ihre Arbeit im Prinzip zeigt, dass es möglich ist, die Stimmbandfunktion mit im Labor gewachsenem Gewebe wiederherzustellen.

Sie sagen, dass es noch einen Weg zu gehen gibt, bevor ein solches Verfahren bei menschlichen Patienten durchgeführt werden kann, es bringt jedoch den Tag näher, an dem Menschen, die ihre Stimmbänder an Krebs oder Verletzungen verloren haben, ihre Stimme wiederherstellen können.

Die Geräusche, die unsere Stimme ausmachen, werden mit Hilfe der Lungen und spezieller Gewebe, die Stimmbänder oder Stimmbänder genannt werden, in der Stimm- oder Kehlkopfkammer erzeugt.

Senior Autor Nathan Welham, ein Sprachpathologe und außerordentlicher Professor für Chirurgie, sagt, dass unsere Stimme eine erstaunliche Sache ist, über die wir selten nachdenken, bis etwas schief läuft. Er erklärt:

"Unsere Stimmbänder bestehen aus speziellem Gewebe, das flexibel genug sein muss, um zu vibrieren, aber stark genug, um hunderte Male pro Sekunde zusammen zu knallen. Es ist ein exquisites System und ein schwer zu replizierendes System."

Schätzungen zufolge haben rund 7,5 Millionen Menschen in den USA Probleme, ihre Stimme zu benutzen. Probleme können entstehen, wenn die Nerven, die die Stimmbox oder die Stimmbänder selbst kontrollieren, durch Verletzungen oder als Folge von Operationen, Virusinfektionen oder Krebs geschädigt werden.

Prof. Welham sagt, Injektionen von Kollagen und anderen Materialien könnten vorübergehend Schäden an den Stimmbandschleimhäuten reparieren - den spezialisierten Geweben, die Stimmgeräusche erzeugen, indem sie vibrieren, wenn Luft über sie hinweggeht. Aber dies hilft nicht Menschen, die größere Schäden erlitten haben oder die Stimmbänder entfernt wurden.

Klang und Vibrationen ähnlich wie natürliche Stimmbänder

Für ihre Studie verwendete das Team Stimmbandgewebe von einer verstorbenen Person und die Sprachboxen von vier lebenden Patienten, die sie entfernt hatten, aber keinen Krebs hatten.

Sie isolierten und reinigten die Zellen von der Stimmbandschleimhaut und wuchsen dann Schichten von ihnen auf einem 3D-Gerüst aus Kollagen. Das System, das sie verwendeten, ist ähnlich dem, mit dem künstliche Haut hergestellt wird.

Innerhalb von 2 Wochen hatten sie ein starkes, flexibles Gewebe mit den physikalischen Eigenschaften und dem Gefühl von Stimmbandgewebe mit Zellen, die viele der gleichen Proteine ??wie normale Stimmbandzellen enthielten.

Um die physischen und akustischen Eigenschaften des Gewebes zu testen, transplantierte das Team es in eine Seite von Sprachboxen, die von Kadavern entfernt worden waren. Die Sprachboxen waren an künstlichen Luftröhren befestigt, durch die warme, befeuchtete Luft geblasen wurde.

Tests zeigten, dass das im Labor gewachsene Gewebe nicht nur Schall erzeugte, sondern auch ähnlich vibrierte wie das natürliche Gewebe auf der gegenüberliegenden Seite der Stimmbox. Es produzierte, was die Forscher als eine "normale Schleimhautwelle" beschreiben.

Andere Tests zeigten, dass das entwickelte Gewebe auch begonnen hatte, eine Art von Membran zu bilden, die normalerweise im Atemweg gefunden wird und sie vor Krankheitserregern und Reizstoffen schützt.

Und schließlich zeigten die Forscher, dass das im Labor gezüchtete Gewebe gut vertragen und nicht abgestoßen wurde, wenn es in manipulierte Mäuse mit menschenähnlichen Immunsystemen transplantiert wurde.

Die Autoren schlussfolgern:

"Diese Daten deuten auf eine Machbarkeit für Transplantation und Überleben im Kehlkopf sowie für die Funktion hin und geben Patienten schließlich ihre Stimme zurück."

Im folgenden Video zeigt Prof. Welham verschiedene Aspekte der Forschung und erläutert ihre Bedeutung:

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