Вырастить искусственное сердце

Группа ученых из австрийской Академии наук создала в лаборатории первое человеческое "мини-сердце" с четко выраженными камерами, которые пульсируют. Миниатюрные органы, или органоиды, размером не больше кунжутного семени, были созданы путем самосборки с использованием плюрипотентных стволовых клеток.

Информация об исследовании была опубликована в журнале Cell.

Органоиды имитируют функционирующее сердце 25-дневного человеческого эмбриона, и они могут помочь людям разгадать многие загадки сердца.

Наши возможности моделировать сложность человеческого сердца in vitro все еще затруднены, что ограничивает наши знания о том, как развиваются сердечные заболевания. Врожденные пороки сердца, например, являются наиболее распространенным врожденным заболеванием у людей, поражающим около 1 процента всех младенцев. Уже одно это свидетельствует о необходимости создания более точных органоподобных структур, и именно здесь на помощь исследователям приходит новый метод.

Ученые модифицировали человеческие плюрипотентные стволовые клетки, которые могут превращаться в любую ткань, в различные формы сердечных клеток, чтобы создать органоиды сердца, клетки которых самоорганизуются подобно клеткам эмбриона. Целью работы было создание трех тканевых слоев, составляющих стенки сердечной камеры, которая является одной из первых формирующихся частей сердца.

Органоиды диаметром около 2 мм, прожившие в лаборатории более 3 месяцев, за неделю становятся структурно такими же, как сердце 25-дневного эмбриона. Они имеют только одну камеру и основные типы клеток на данном этапе развития. Более того, четко очерченная камера сердца бьется от 60 до 100 раз в минуту, что очень похоже на сердце эмбриона в том же возрасте.

Метод создания таких структур не опирается на традиционные методы тканевой инженерии, которые обычно используют в качестве основы матрицы (scaffold), выполняющие функцию механического каркаса для клеток. Следовательно, полученный в результате рост ткани имитирует процесс развития у человека.

Идея полностью функционирующего искусственного сердца кажется далекой и исследователи, скорее всего, пока сосредоточатся на подключении бьющихся органоидов сердца к сосудистым сетям и проверке того, могут ли они перекачивать кровь. Тем не менее, эти мини-сердца обладают огромным потенциалом, поскольку они могут стать мощным новым инструментом для экспериментов по пониманию развития и заболеваний сердца человека, которые в основном опираются на модели животных.

"Когда я увидел это в первый раз, я был поражен тем, что эти камеры могут образовываться сами по себе, - сказал ведущий автор исследования Саша Менджан, биолог из Института молекулярной биотехнологии при Австрийской академии наук. - Удивительно то, что сразу видно, что эксперимент удался, и органоид функционирует, поскольку бьется - в отличие от других органов".