Искусственная сердечная ткань поможет медикам лечить аритмию

Модель может быть полезна для изучения причин заболевания и проверки действенности препаратов, которые борются с фибрилляцией предсердий.

Фото University Medical Center Hamburg-Eppendorf.

Немецкие специалисты разработали способ выращивания тканей сердца человека. Последние могут служить в качестве модели предсердий, частей органа, в которые поступает кровь из вен.

Ткань, созданная на основе человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (чИПСК), способна сокращаться и реагировать на лекарства, как это делает реальное человеческое предсердие.

На сегодняшний день более 33 миллионов людей во всём мире страдают от фибрилляции предсердий (наиболее распространенного типа аритмии), и этот показатель растёт.

Опасность такого состояния заключается в увеличении риска образования тромбов (чему также способствует просмотр телевизора), инсультов и сердечной недостаточности.

К сожалению, существующие методы лечения, такие как антиаритмические препараты, не столь эффективны, как хотелось бы. Кроме того, использование некоторых из них приводит к побочным эффектам.

Созданию новых лекарств от этого недуга препятствует трудность получения и поддержания жизнеспособности кардиомиоцитов (мышечных клеток сердца), которые составляют стенки предсердий человека. А животные модели не в достаточной степени копируют физиологию кардиомиоцитов человека.

В связи с этим специалисты Университетской клиники Гамбург-Эппендорф решили создать наиболее достоверную модель предсердия.

Как сообщается в пресс-релизе работы, с этой целью они использовали технологию, включающую генетическое перепрограммирование клеток крови или кожи, взятых у доноров, обратно в эмбриональное состояние.

Затем учёные обработали такие "незрелые" клетки при помощи третиноина (формы витамина А) и превратили их в кардиомиоциты предсердного типа. По итогу клетки пошли по пути развития кардиомиоцитов предсердий.

Заметим, что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – незаменимый инструмент медиков и биологов. Плюрипотентность – способность такой клетки развиться в клетку любого органа и ткани. Слово "индуцированные" означает, что стволовые клетки стать такими заставили: они были получены "перепрограммированием" обычных соматических клеток.

Полученные кардиомиоциты впоследствии культивировали на трёхмерном шаблоне, который повторяет форму предсердий. Такая форма дополнительно способствовала тому, что клетки стали похожими на клетки предсердия человека.

"Фактически мы показали, что трёхмерная среда по сравнению с двумерной культурой способствует дифференциации к предсердному фенотипу", — говорит первый автор исследования Марта Лемме (Marta Lemme) из Университетской клиники Гамбург-Эппендорф.

Авторы отмечают, что полученные кардиомиоциты показали сократительную способность, электрофизиологические свойства и реакцию на медикаменты, как и реальное предсердие.

"Особая ценность исследования заключается в непосредственном сравнении трёхмерной спроектированной ткани сердца с естественной тканью предсердий человека, полученной от пациентов на молекулярном и функциональном уровнях", — говорит Лемме.

 

Специалисты считают, что спроектированная сердечная ткань будет отличной моделью предсердия человека как для исследований природы фибрилляции предсердий, так и для доклинического скрининга лекарственных препаратов.

"Впервые ткани предсердий человека были получены in vitro (в пробирке – прим. ред.) из неограниченного источника чИПСК, — говорит Лемме.

По её словам, разработка может пригодиться научным лабораториям и фармацевтической промышленности для тестирования новых препаратов.

"[Полученные] полосы мышц предсердий дают прекрасную возможность моделировать фибрилляцию предсердий в чашке Петри и тестировать лекарства", — добавляет Лемме.

Тем не менее, добавляет учёный, необходимо проделать ещё немало работы, чтобы добиться точного сходства с реальной тканью предсердий человека.

"Следующим шагом станет тестирование различных веществ, провоцирующих нарушение ритма сердца, изучение механизмов электрического ремоделирования фибрилляции предсердий и тестирование потенциальных медикаментов", — рассказывает о дальнейших планах Лемме.

Результаты исследования представлены в научном издании Stem Cell Reports.

О других достижениях учёных и медиков в области искусственных органов и тканей можно узнать из материалов специальных разделов проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru), посвященных стволовым клеткам и регенерации.