Представьте: берёте каплю крови пациента с тяжёлой болезнью сердца — и буквально выращиваете из неё крошечное бьющееся сердце в лаборатории. Звучит как научная фантастика? Именно это сделали исследователи из Монреаля.
Учёные из Исследовательского института Университетского медицинского центра МакГилл (Research Institute of the McGill University Health Centre) создали трёхмерное бьющееся «сердце-на-чипе». Проект получил неофициальное название «мини-сердце».
Что такое дилатационная кардиомиопатия и почему это важно?
Для создания модели использовались клетки крови реального пациента с дилатационной кардиомиопатией (DCM) — серьёзным заболеванием, при котором сердце увеличивается в размерах и слабеет. DCM является одной из ведущих причин трансплантации сердца.
Исследователи надеются, что новая модель поможет понять механизмы, лежащие в основе DCM, ускорит оценку новых методов лечения и откроет путь к персонализированной медицине — когда терапия подбирается индивидуально для каждого пациента.
Как это работает: от клетки крови до бьющегося сердца
«С помощью этой новой модели 3D-сердца-на-чипе, полученной из клеток конкретного пациента, мы можем воссоздать аспекты его сердечного заболевания вне тела, что открывает двери для приложений в персонализированной медицине», — говорит Али Мусави, первый автор исследования и постдокторант в Лаборатории миокардиальной регенерации под руководством доктора Ренцо Чечере.
Клетки крови перепрограммируются в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые способны развиваться во многие различные типы клеток человеческого тела. Затем из них получают кардиомиоциты — клетки сердечной мышцы — и используют для создания трёхмерной сердечной ткани на чипе. В результате получается «мини-сердце», которое бьётся и сокращается самостоятельно.
«Новая модель точнее имитирует поведение человеческого сердца по сравнению с традиционными исследованиями. Это позволит найти более эффективные методы лечения дилатационной кардиомиопатии и снизить потребность в пересадке сердца», — добавляет доктор Ренцо Чечере, кардиохирург и научный сотрудник MUHC.
Технология «сердце-на-чипе»: что нового?
Технология «сердце-на-чипе» активно развивается уже более десяти лет, но в данном случае модель выделяется тем, что для её создания впервые использовали клетки крови пациента с DCM, а не здорового донора.
Учёные также разработали вторую модель, используя клетки крови здорового участника. При сравнении моделей они обнаружили различия в структуре ткани, характеристиках сокращений, ритме биения, динамике кальция и молекулярных показателях.
«Вместе эти результаты показывают, что наша модель способна воспроизводить ключевые особенности дилатационной кардиомиопатии и в будущем обеспечит индивидуальные сведения о сердечных заболеваниях», — отмечает Али Мусави.
Подробнее со статьёй можно ознакомиться здесь: Wiley Advanced Materials.
