В лаборатории вырастили человеческое сердце размером с семечко кунжута

Пульсирующая масса - это первый самоорганизующийся миниатюрный орган, напоминающий человеческое сердце, включая полую камеру, окруженную стенкой из сердечной ткани.

Простые сердцевидные органы или кардиоиды создавались в лаборатории раньше, но только с использованием каркаса, формы или матрицы, вокруг которой собирались клетки.

Эта новая кардиоидная модель построилась сама собой. Все, что нужно было сделать ученым, - это уговорить плюрипотентные стволовые клетки в их чашке, используя шесть сигнальных путей, которые, как известно, координируют развитие сердца у человеческого эмбриона.

В других исследованиях удалось вырастить самоорганизующиеся органоиды глаза, самоорганизующиеся органоиды мозга и самоорганизующиеся органоиды кишечника с использованием аналогичных методов передачи сигналов.

"Дело не в том, что мы используем что-то иное, чем другие исследователи, мы просто используем все известные сигналы", - объясняет биолог Саша Менджан из Австрийской академии наук в Вене.

Эти сигналы, как известно, приводят к дифференцировке стволовых клеток, позволяя этому искусственному органу или органоиду формировать отдельные слои при строгом контроле.

Спустя всего одну неделю выращивания в лаборатории исследователи заметили, что масса их клеток сформировала трехмерную структуру, которая могла ритмично биться, вжимая жидкость в свою камеру-полость и из нее.

Человеческое сердце - это самый первый орган, который образуется в эмбрионе, и он очень сложен. Ученые до сих пор не уверены, как он развивает все свои особенности.

Без этих знаний непонятно, как и почему возникают определенные пороки и заболевания сердца, или как мы можем лучше всего их лечить.

В природе сердце человека сначала образует эндокардиальные трубки, а затем разделяется на сердечную мышцу и внеклеточный матрикс, заполненный сердечным студнем. Только тогда формируется внутренняя оболочка камер сердца.

Простая кардиоидная модель команды теперь позволяет лучше понять "самое необходимое".

"Мы хотим создать модели человеческого сердца, которые развиваются более естественно и поэтому позволяют прогнозировать заболевания", - говорит Менджан.

"Мы думаем, что эта« скрытая магия »развития, о которой мы еще не знаем, является причиной того, что в настоящее время болезни моделируются не очень хорошо", - добавляет он.

Как этот сложный процесс происходит посредством передачи сигналов, до сих пор неясно, но авторы надеются, что их новая модель поможет нам лучше понять.

В конце концов, команда обнаружила, что сердечная мышца и эндокардиальные клетки их органоида контролируются двумя начальными сигналами, WNT и ACTIVIN. Как только эти клеточные строительные блоки были созданы, они начали взаимодействовать друг с другом, образуя желудочки сердца внутри камеры биения.

Когда команда заморозила определенные части мини-сердец с помощью холодного стержня, они заметили, что некоторые из клеток начали умирать, подобно тому, что происходит во время сердечного приступа. В то же время другие восстанавливающие клетки начали мигрировать к поврежденным и вырабатывать лечебные белки.

Авторы надеются, что их модель позволит нам проверить сердечные препараты на безопасность и эффективность, прежде чем отправлять их на клинические испытания. Сегодня только 1 из 5000 лекарств переходит от доклинических испытаний к разработке лекарств, а это означает, что есть много возможностей для улучшения.

Тестирование лекарств в лаборатории на сердцевидных органах может помочь улучшить эти показатели успеха, что позволит нам определить, какое лекарство токсично или вряд ли окажет какое-либо действие в клинических испытаниях.

Менджан и его коллеги теперь надеются вырастить самоорганизующиеся кардиоиды с несколькими камерами, подобные нашим собственным сердцам, для дальнейших исследований развития сердца и потенциальных методов лечения.

Напомним, ранее сообщалось, что на 3D-принтере распечатали сердечную мышцу.

Источник