Създадоха модел на туптящо минисърце от човешки кръвни клетки

Учени от университета McGill University създадоха триизмерно, биещо миниатюрно сърце от кръвни клетки на пациенти с дилатативна кардиомиопатия (DCM) – водеща причина за сърдечни трансплантации в света. Новият модел ще помогне на изследователите да научат повече за механизмите, свързани с това заболяване, ще ускори оценката на нови терапевтични методи и ще допринесе за разработването на модели, които могат да покажат как би реагирала сърдечната тъкан на съответния пациент на различните форми на лечение. Резултатите са публикувани в списание Advanced Healthcare Materials.

Триизмерният модел на човешко сърце – крачка напред в развитието на персонализираната медицина

“Новият триизмерен модел на сърце под формата на чип ни дава възможност да пресъздадем аспекти от заболяването на конкретния пациент, извън тялото му. Това е невероятен шанс за развитието на персонализираната медицина“, споделя първият автор на изследването д-р Али Мусави. Чипът, или платформата, върху която са поставени тъканите, е с диаметър 2 см. Двата му отвора, които играят ролята на сърдечни камери, имат по две микроскопични колони.

Проучванията в областта са оскъдни и напредват бавно, донякъде защото конвенционалните лабораторни модели, животински и клетъчни, не могат да копират напълно сложността на човешкото сърце и възможните сърдечносъдови заболявания. „Новият модел може значително по-прецизно да извършва действия, характерни за човешкото сърце. Надяваме се, че това ще ни помогне да открием нови методи за лечение на дилатативна кардиомиопатия и съответно да намалим нуждата от сърдечни трансплантации“, пояснява доц. Чечере.

Създаване на миниатюрно човешко сърце в лаборатория

През последното десетилетие създаването на чипове, които изпълняват функцията на сърце, напредна изключително много. Настоящият модел се откроява с това, че използва клетки, извлечени от кръвта на пациент с дилатативна кардиомиопатия.
„Кръвните клетки са препрограмирани така, че да се превърнат в индуцирани плурипотентни стволови клетки, които от своя страна могат да се трансформират в различни видове клетки в човешкото тяло. Нашата задача беше да ги превърнем в клетки на сърдечния мускул, или кардиомиоцити, за да изградим триизмерната сърдечна тъкан върху чипа. Резултатът е миниатюрно сърце, което бие и се свива самостоятелно“, допълва д-р Мусави.

Друго предимство на проучването е, че използва микроскопични флуоресцентни “мъниста“ директно в тъканите, с чиято помощ учените могат да наблюдават как различните части от тъканта се движат и свиват с всеки удар на сърцето.

Пресъздаване на важни аспекти от сърдечно заболяване при човека

За да оцени DCM модела, екипът създава втори модел с клетки от здрав доброволец и сравнява техните характеристики и функции. Става ясно, че между двете триизмерни сърца има сериозни разлики в структурата, свиването, начина на туптене, калциевата активност и молекулите. Учените подчертават, че тъканта, получена от клетки на пациенти с дилатативна кардиомиопатия, тупти по необичаен и неправилен начин, което съвпада с някои особености на сърдечното нарушение.

В следващата фаза от изследването изследователите инжектират норепинефрин в тъканта – вещество, което ускорява сърдечния ритъм и повишава силата при свиване на мускула. Това доказва, че лабораторно създадена тъкан може да реагира на химична стимулация.

В бъдеще платформата може да послужи като инструмент за предклинични изпитания върху медикаменти с цел по-бързото откриване на нови, ефективни терапии.

„Проучването доказва, че моделът е приложим в клиничната практика. Следващата стъпка е разширяване на платформата и включването на по-голям брой пациенти. Анализирането на проби от хора с различни генетични особености и форми на дилатативна кардиомиопатия е ключово за изясняване как протича болестта при различните хора“, обобщава д-р Чечере.