Исследование на пути к созданию сердца

Эта трехмерная модель левого желудочка сердца была спроектирована с помощью нановолоконного каркаса, засеянного клетками сердца. Его можно использовать для изучения заболеваний, тестирования лекарств и разработки специфических для пациента методов лечения сердечных заболеваний, таких как аритмия. (Люк Маккуин и Майкл Роснач / Гарвардский университет) 

Исследователи Гарвардского университета разработали трехмерную модель желудочка левого сердца человека, которая может быть использована для изучения заболеваний, тестирования лекарств и разработки специфичных для пациента методов лечения сердечных заболеваний, таких как аритмия. 

Ткань спроектирована с помощью нановолоконного каркаса, засеянного клетками сердца человека. Эшафот действует как 3D-шаблон, направляя клетки и их сборку в камеры желудочков, которые били in vitro. Это позволяет исследователям изучать функцию сердца, используя многие из тех же инструментов, которые используются в клинике, включая петли давления и ультразвук.

Исследование опубликовано в Nature Biomedical Engineering .

«Долгосрочная цель этого проекта заключается в замене или дополнении моделей на животных человеческими моделями и особенно человеческими моделями, характерными для пациента», — сказал Люк Маккуин, первый автор исследования и постдокторант из SEAS и Wyss. «В будущем стволовые клетки пациента могут быть собраны и использованы для создания моделей тканей, которые повторяют некоторые особенности всего их органа».

«Удивительная дверь открыта, чтобы сделать более физиологические модели реальных болезней пациентов», — сказал Уильям Пу , профессор педиатрии Гарвардской медицинской школы, и главный преподаватель HSCI и соавтор статьи. «Эти модели разделяют не только мутации пациента, но и весь генетический фон пациента».

Ключом к созданию функционального желудочка является воссоздание уникальной структуры ткани. В естественных сердцах параллельные волокна миокарда действуют как эшафот, направляя кирпичные сердцевидные клетки сердца, чтобы выровнять и собрать между концами, образуя полые конусообразные структуры. Когда сердце бьется, клетки расширяются и сжимаются, как аккордеон. 

Чтобы сделать желудочек, исследователи использовали комбинацию биодеградируемых полиэфирных и желатиновых волокон, которые собирались на вращающемся коллекторе в форме пули. Поскольку коллектор вращается, все волокна выравниваются в одном направлении.

«Важно переформулировать структуру естественной мышцы, чтобы получить желудочки, которые функционируют подобно их естественным аналогам», — сказал Маккуин. «Когда волокна выровнены, ячейки будут выровнены, что означает, что они будут проводить и сокращать то, что делают нативные клетки».Исследователи насытили ткань изопротеренолом, препаратом, подобным адреналину, и измеряли по мере того, как скорость ритма увеличивалась так же, как и в сердцах людей и крыс.Для лучшего изучения желудочка в течение длительных периодов времени исследователи построили автономный биореактор с отдельными камерами для дополнительных клапанных вставок, дополнительных портов доступа для катетеров и дополнительных вспомогательных возможностей желудочков.

Используя человеческие кардиомиоциты из индуцированных стволовых клеток, исследователи смогли культивировать желудочки в течение 6 месяцев и измерить стабильные петли давления. «Тот факт, что мы можем изучать этот желудочек в течение длительных периодов времени, действительно является хорошей новостью для изучения прогрессирования заболеваний у пациентов, а также лекарственной терапии, которые требуют времени, чтобы действовать», — сказал Маккуин.

Далее, исследователи стремятся использовать полученные от пациента, предварительно дифференцированные стволовые клетки, для посева желудочков, что позволит обеспечить более высокую пропускную способность ткани.

«Мы начали с изучения того, как создавать сердечные миоциты, затем сердечные ткани, затем мышечные насосы в виде имитатора морских организмов, а теперь и желудочек», — сказал Паркер. «По пути мы выяснили некоторые фундаментальные законы проектирования мышечных насосов и разработали идеи о том, как исправить сердце, когда эти законы нарушаются болезнью. Нам предстоит долгий путь, чтобы построить четырехкамерное сердце, но наш прогресс ускоряется ».
Источник HARVARD (Гарвард)

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*