Ученые вырастили из стволовых клеток сердца, которые бьются

Лайнуть/Поделиться

Эти сердечные органоиды могут помочь врачам вылечить самый распространенный врожденный дефект или даже предотвратить его.

Пороки сердца являются наиболее распространенным видом врожденных пороков у людей – почти 1% детей рождаются с какими-либо проблемами со структурой или функцией сердца. Чтобы вылечить или предотвратить эти врожденные пороки сердца, исследователи должны иметь возможность изучать развитие человеческого сердца, но с этической точки зрения они не могут войти в матку и провести тесты на живых зародышах.

Они могут изучать модели животных, культуры клеток и пожертвованные останки плода, но эти варианты не позволяют им увидеть настоящее человеческое сердце, развивающееся с первого дня. Однако новый вариант может.

Исследователи из Мичиганского Университета(MSU) показали в ходе еще не рецензированного исследования, что они вырастили крошечные функциональные модели человеческого сердца, также известные как «органоиды сердца», из стволовых клеток в лаборатории.

«Теперь у нас есть лучшее из обоих миров, точная человеческая модель для изучения этих болезней – крошечное человеческое сердце – без использования эмбрионального материала и без нарушения этических принципов», – сказал исследователь Айтор Агирре в пресс-релизе. «Это большой шаг вперед».

От стволовых клеток к сердечным органоидам

Ученые уже создали органоиды, имитирующие функцию и структуру человеческих легких, почек и мозга. Ранее уже выращивали миниатюрные сердечные насосы человека и даже модели человеческого сердца при остановке сердца.

Тем не менее, органоиды сердца группы MSU уникальны: они содержат все развивающиеся первичные типы клеток сердца человека, а также функционирующую структуру, включая камеры сердца и ткань, содержащую кровеносные сосуды.

Камеры сердца в органоиде

Через шесть дней органоиды сердца начали биться

Чтобы создать мини-сердца, исследователи начали с пожертвованных взрослых клеток кожи или клеток крови. Затем они генетически перепрограммировали клетки обратно в их эмбриональное состояние стволовых клеток, таким, каким они были, когда они все еще могли развиваться в любой тип клеток в человеческом теле.

Но прорывом стала новая техника, которая заставляет клетки превращаться в мини-сердца. Шесть дней спустя сердца начали биться. К 15 дню они были крошечными сферами (около 1-го сантиметра в диаметре), которые содержали все основные типы и структуры клеток человеческого сердца.

Это соответствует графику реального развития сердца плода, то есть исследователи наблюдали первые пару недель этого процесса в режиме реального времени.

Исследователи MSU сейчас изучают дефекты органоидов сердца в надежде найти способы лечения или предотвращения врожденных пороков сердца. Они также работают над тем, чтобы сделать свою модель более точной.

«Органоиды – это небольшие модели сердца плода с характерными функциональными и структурными особенностями», – сказал исследователь Йонатан Израэли. «Они, однако, еще не так совершенны, как человеческое сердце. Это то, над чем мы работаем».

Органоид сердца бьется

Тем не менее, эти новые органоиды уже являются наиболее точной из имеющихся моделей развивающегося человеческого сердца, выращенной в лаборатории, и, согласно статье MSU, опубликованной на сервере препринтов bioRXiv, процесс их создания прост, эффективен и масштабируем.

Исследование все еще нуждается в рецензировании, но если исследование подтвердится, органоиды сердца MSU могут дать ученым беспрецедентный взгляд на развивающееся человеческое сердце – и лучшее понимание всех вещей, которые могут пойти не так.

DOI: 10.1101/2020.06.25.171611