Канадські вчені створили мініатюрну камеру серця

Незважаючи на те, що за останні десятиліття дослідження лікування серцево-судинних захворювань досягли значного прогресу, майже 18 мільйонів людей у ​​всьому світі щороку помирають від проблем із серцем. Групі вчених з Університету Торонто і Монреаля вдалося виростити мініатюрну модель лівого шлуночка людського серця, складену з живих клітин.

«За допомогою нашої моделі ми можемо виміряти об’єм рідини, що викидається, (вивчити), скільки викачується з кожним скороченням шлуночка, і тиск цієї рідини», — сказав Саргол Оховатян, наполовину винахідник моделі. – Обидва ці параметри практично неможливо виміряти за допомогою попередніх моделей, – підкреслила вона.

Лівий шлуночок серця перекачує насичену киснем кров до аорти, а потім до решти тіла.

Дослідники пояснюють, що існує кілька варіантів перевірки перекачування крові здоровим або пошкодженим серцем. Органи, зібрані під час розтину, більше неактивні. З іншого боку, лабораторні культури тканин, хоча й дозволяють проводити біохімічні тести, не відображають тривимірної структури органу. Існують дослідження на тваринах, які багато хто вважає неетичними, а їхні органи відрізняються від структур людини. – Завдяки нашій моделі можна вивчати не лише функції клітин, а й тканин і органів, без інвазивної хірургії чи експериментів на тваринах. Ми також можемо використовувати його для скринінгу великих бібліотек потенційних ліків, підкреслила професор Міліца Радішич, співавтор публікації, яка опублікована в журналі Advanced Biology на початку липня.

Однією з головних проблем, з якою зіткнулися дослідники, було адекватно відтворити правильну геометрію органу. Вони пояснюють, що культивувати клітини в плоскому шарі не дуже складно, але отримати форму, яка відповідає справжньому органу, є зовсім іншим завданням. Щоб впоратися з нею, вчені використовували біосумісні (нетоксичні) полімери, з яких зробили каркас. Він був структурований таким чином, щоб сприяти належному вирівнюванню клітин. З часом вони сформували функціонуючий серцевий м’яз. За допомогою електричних імпульсів можна стимулювати їх скорочення, що також є для них своєрідним тренуванням.

Остаточна модель являє собою потрійний шар клітин, які синхронно скорочуються, розташованих у формі камери з внутрішнім діаметром 0,5 міліметра та довжиною близько 1 міліметра. Це приблизно розмір серцевої камери людського плоду на 19 тижні вагітності, пояснюють дослідники. . – Поки що було зроблено лише кілька спроб отримати справді тривимірну модель шлуночка, на відміну від плоских культур його тканин, – зазначив проф. Радишич. – Практично всі такі моделі, однак, складалися з одного шару клітин. Тим часом справжнє серце їх багато, і клітини кожного шару розташовані під різним кутом. Коли серце б’ється, ці шари не тільки стискаються, але й скручуються. Трохи нагадує рушник, який скручують, щоб вичавити з нього воду. Завдяки цьому серце може перекачувати більше крові, – пояснює експерт.

Її команда також змогла відтворити це скручування, хоча дослідники зазначають, що справжнє серце має 11 шарів. Модель може генерувати лише п’ять відсотків тиску, який створює справжнє серце, але, як підкреслюють її творці, це нормально з використовуваним масштабом.

У майбутніх дослідженнях вчені хочуть додати до нього кровоносні судини, що може збільшити кількість клітинних шарів і збільшити міцність камери. Вони також мають намір знайти спосіб видалити синтетичний каркас, якого не має справжній орган. – Пам’ятаймо, що минули мільйони років, перш ніж виникла така складна структура, як людське серце, – підкреслює проф. Радишич. – Ми не зможемо відтворити його через кілька років, але на наступних кроках ми зможемо отримати все кращі моделі, корисні в дослідженнях, які проводяться по всьому світу, – сказав експерт. З часом ви навіть зможете виростити серця, готові для імплантації людям. «Ми все ще відділені від цього багато років, але я відчуваю, що така біосинтетична камера є важливим кроком у цьому напрямку», – сказав проф. Радишич.