Ученые вырастили сердечную мышцу и научили ее сокращаться

Звоните +7 495 204 2313 или
Обратитесь онлайн
Медицинский консультант расскажет о всех аспектах лечения за рубежом
7 октября 2019

Ученые вырастили сердечную мышцу и научили ее сокращаться

Научные сотрудники на днях заявили о том, что им удалось создать искусственную сердечную ткань, отличающуюся от своих предшественников способностью сокращаться подобно живому человеческому «мотору».

Так называемое сердце на чипе, выращенное в лабораторных условиях из особого типа клеток, уверяют его создатели, является полноценным аналогом миокарда человека и предназначено для использования при тестировании новых кардиологических препаратов. С его помощью можно будет выявлять возможные побочные действия терапевтических соединений перед их клиническими испытаниями на людях. Применение мини-модели сердечной мышцы также позволит сократить время тестирования разрабатываемых лекарственных препаратов до одного года.

Что такое органы на чипе

Клинические испытания новых лекарств, являющиеся обязательным условием для их выхода на рынок, – довольно сложный процесс, который зачастую занимает много времени и требует от фармацевтических компаний внушительных затрат. Как правило, препарат сначала тестируют на клеточных культурах, затем на животных, и только если они подтверждают его эффективность и безопасность, организуется третий и самый важный этап – испытания на людях.

Чтобы избежать критических ситуаций во время данного этапа испытаний, несколько лет назад ученые разработали технологию создания так называемых органов на чипе. Это миниатюрные аналоги, максимально реалистично имитирующие структуру и функции того или иного человеческого органа.

Для их получения используют различные типы клеток, взятые из естественных тканей человека, которые сохраняют все свойства живого органа. Эти клетки затем помещают внутрь специального каркаса, состоящего из множества полимерных трубочек губчатой структуры, повторяющих композицию внутренних тканей определенного органа, где они растут сразу в трех измерениях. По этим трубочкам-каналам затем пускают кровь и растворы с разными веществами, наблюдая за реакцией на них клеток мини-органа.

Такие органы на чипе являются своего рода усовершенствованными системами, позволяющими точно спрогнозировать действие на конкретный орган лекарств, химических веществ и биологических агентов. В ближайшем будущем их использование выведет медицинские исследования и разработку новых терапевтических препаратов на новый уровень, позволяя видеть многие биологические механизмы, которые ранее были недоступны для наблюдения.

Искусственный миокард

Около двух лет назад ученые заявили о создании первого сердца на основе чипа. Это была миниатюрная трехмерная структура со всеми присущими живому миокарду типами клеток. Главным недостатком этого и последующих аналогов сердечной мышцы была их неспособность к сокращению, что автоматически делало их бесполезными для тестирования лекарственных препаратов.

Поэтому в недавнем исследовании американо-британская команда поставила перед собой цель вырастить искусственный миокард, который бы мог биться, как настоящее сердце. И им удалось. Они создали миниатюрную – размером всего три миллиметра – модель сердечной мышцы, обладающую способностью сокращаться, возбуждаясь под влиянием автоматических импульсов. Это позволит ученым измерять интенсивность сокращений миокарда и проходящих в ней электрических сигналов.

Материалом для искусственной сердечной ткани стал гель, содержащий индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – особый тип незрелых клеток, способных трансформироваться в различные типы клеток организма, и фибробласты, клетки соединительной ткани. Его поместили в крошечные углубления с необходимой для культивирования клеток средой, где через неделю сформировалась ткань сердечной мышцы, по составу идентичная миокарду взрослого человека.

Затем в течение полутора месяцев ученые применяли электрическую стимуляцию мини-миокарда, в результате чего его сократительная активность и ответ на любое, даже минимальное воздействие электротоком постепенно увеличивались. В конце концов команда добилась у выращенной сердечной ткани ритма сокращений, аналогичного биению живого органа. Сердце на чипе пульсирует так же, как и «оригинал»: сначала происходит возбуждение клеточной мембраны, затем ионы кальция выходят из эндоплазматической сети, стимулируя сокращение и расслабление волокон.

Первые тестирования

Первые тестирования

Получив полноценно функционирующую модель миокарда, ученые изучили с ее помощью влияние на сократительную способность мышцы несколько кардиологических препаратов. Они, в частности, проверили действие лекарств, подавляющих и усиливающих АТФ-азную активность, то есть способность сердца освобождать из АТФ энергию фосфорной связи. Кроме того, исследователи изучили несколько других реакций искусственного аналога, которые полностью совпали с реакциями настоящего сердца.

Это убедительно доказывает, что сердце на чипе может быть использовано для обнаружения потенциальных негативных эффектов для сердца тех или иных препаратов и тем самым спасти немало жизней.

К тому же, ученые предполагают, что тестирование на искусственно выращенных сердечных мышцах, как и других органах на чипе, в будущем может стать полноценной альтернативой испытаниям на животных, позволив исследователям отказаться от них.

Вопросы и ответы

Ни одного вопроса не задано

Задать вопрос

Продолжая использовать данный сайт, Вы принимаете наши правила использования cookie-файлов.

Принимаю