Учени създадоха миниатюрно сърце от стволови клетки, наподобяващо по структура и функции човешкото

Смята се, че всяка година около 18 милиона души умират вследствие на сърдечносъдови заболявания, които се нареждат на първо място сред водещите причини за смърт в световен мащаб. В продължение на години намирането на подходящи модели за изследване на болестите на сърцето е сложна задача пред учените. Ново проучване, публикувано в списание „Cell“, обаче изглежда намира едно възможно решение – сърдечен органоид („кардиоид“).

Какво представляват органоидите?

Органоидите са миниатюризирани и опростени версии на човешките органи, произведени in vitro, които показват реалистична анатомия. Такива клетъчни маси са използвани в изследвания върху почти всички основни органи, с изключение на човешкото сърце. Учени от Института по молекулярна биотехнология към Австралийската академия на науките (IMBA) успяват обаче да създадат органоид, наподобяващ по структура и функции най-важния орган в човешкото тяло.

“Сърдечният органоид е основен крайъгълен камък.“, казва в изявление д-р Саша Менджан от IMBA. „Нашият водещ принцип е, че тъканта трябва да бъде подложена на органогенеза (фаза от ембрионалното развитие, при която се образуват вътрешните органи), за да притежава всички физиологични характеристики. Успяхме да постигнем това, използвайки принципите на самоорганизацията – което го прави толкова вълнуващо откритие.“, допълва той.

Сърдечен органоид

За целите на проучването изследователите използват плурипотентни стволови клетки – стволови клетки, изолирани от ембрион, които могат да се развият в каквито и да било други клетки. Чрез създаване на условия, които имитират тези на ранното ембрионално развитие, изследователите успяват да насочат плурипотетните стволови клетки към формиране на кардиоид*. Той не само наподобява по функции човешкото сърце, започвайки да бие на седмия ден от развитието, но и вътрешният му слой имитира ендотелната обвивка на органа.

“За първи път наблюдаваме подобно нещо.“, споделя Менджан. „Това е прост и здрав модел и не изисква прибавянето на екзогенен извънклетъчен матрикс, както много други органоидни модели.“, допълва той.

За да създаде органоиди, които отразяват състоянието на сърцето при определени заболявания, екипът установява сигналните и транскрипционните фактори, които определят конструкцията на камерите. Например чрез нарушаване на транскрипционния фактор, свързан със синдрома на хипопластичното ляво сърце (състояние, при което лявата сърдечна камера е силно недоразвита), изследователите успяват да създадат органоид със същите недостатъци, което означава, че болестта може да се наблюдава ex vivo (извън организма).

Възможност за бъдещи изследвания върху сърдечни заболявания

Този вид наблюдение води до нови прозрения за ефектите от инфаркта на миокарда (сърдечен удар), като възпроизвежда началото на заболяването чрез криотравма (увреждане от замръзване, което клетките, тъканите или други органели получават по време на охлаждащата обработка на криоконсервацията) върху кардиоидите. Учените установяват, че увредените органоиди натрупват извънклетъчни протеини, за които се твърди, че са ранен отличителен белег на сърдечните заболявания.

Според учените кардиоидите са последната част от пъзела на биомедицинските проучвания, които се опират на органоидите за изследване на основните органи. Това ще отвори много врати за бъдещи изследвания на сърдечните заболявания, категорични са изследователите.

„Кардиоидите имат невероятен потенциал за разкриване на вродени сърдечни дефекти.“, коментира д-р Саша Менджан. „Пред научната общност се отварят огромни възможности за откриване на нови лекарства, тъй като органоидите притежават всички физиологични характеристики на човешкото сърце.“, допълва той.

*Mendjan Sasha et al. Cardioids reveal self-organizing principles of human cardiogenesis. Cell. 2021.