Канадские ученые создали миниатюрную камеру сердца

Несмотря на то, что в последние десятилетия исследования лечения сердечно-сосудистых заболеваний достигли значительного прогресса, почти 18 миллионов человек во всем мире ежегодно умирают от проблем с сердцем. Группе ученых из Университета Торонто и Монреаля удалось вырастить миниатюрную модель левого желудочка человеческого сердца, составленную из живых клеток.

«С помощью нашей модели мы можем измерить объем выбрасываемой жидкости (изучить), сколько выкачивается с каждым сокращением желудочка, и давление этой жидкости», — сказал Саргол Оховатян, наполовину изобретатель модели. – Оба эти параметра практически невозможно измерить с помощью предыдущих моделей, – подчеркнула она.

Левый желудочек сердца перекачивает насыщенную кислородом кровь в аорту, а затем в остальное тело.

Исследователи объясняют, что существует несколько вариантов проверки перекачки крови здоровым или поврежденным сердцем. Органы, собранные при вскрытии, более неактивны. Не считая того, лабораторные культуры тканей, хотя и разрешают проводить биохимические испытания, не отражают трехмерной структуры органа. Существуют исследования на животных, которые считают многие неэтичными, а их органы отличаются от структур человека. – Благодаря нашей модели можно изучать не только функции клеток, но и тканей и органов без инвазивной хирургии или экспериментов на животных. Мы также можем использовать его для скрининга больших библиотек потенциальных лекарств, подчеркнула профессор Милица Радишич, соавтор публикации, опубликованной в журнале Advanced Biology в начале июля.

Одной из главных проблем, с которой столкнулись исследователи, было адекватно воспроизвести правильную геометрию органа. Они объясняют, что культивировать клетки в плоском слое не очень сложно, но получить форму, соответствующую настоящему органу, является совсем другой задачей. Чтобы справиться с ней, ученые использовали биосовместимые (нетоксичные) полимеры, из которых сделали каркас. Он был структурирован таким образом, чтобы способствовать надлежащему выравниванию клеток. Со временем они сформировали функционирующую сердечную мышцу. Посредством электрических импульсов можно стимулировать их сокращение, что также является для них своеобразной тренировкой.

Окончательная модель представляет собой тройной слой синхронно сокращающихся клеток, расположенных в форме камеры с внутренним диаметром 0,5 миллиметра и длиной около 1 миллиметра. Это примерно размер сердечной камеры человеческого плода на 19 неделе беременности, объясняют исследователи. . – Пока были сделаны лишь несколько попыток получить действительно трехмерную модель желудочка, в отличие от плоских культур его тканей, – отметил проф. Радишич. – Практически все такие модели, однако, состояли из одного слоя клеток. Между тем настоящее сердце их много, и клетки каждого слоя расположены под разным углом. Когда сердце бьется, эти слои не только сжимаются, но и скручиваются. Немного напоминает полотенце, которое скручивают, чтобы выжать из него воду. Благодаря этому сердце может перекачивать больше крови, – объясняет эксперт.

Ее команда также смогла воспроизвести это скручивание, хотя исследователи отмечают, что настоящее сердце имеет 11 слоев. Модель может генерировать всего пять процентов давления, которое создает настоящее сердце, но, как подчеркивают ее создатели, это нормально с используемым масштабом.

В будущих исследованиях учёные хотят добавить к нему кровеносные сосуды, что может увеличить количество клеточных слоев и увеличить прочность камеры. Они также намерены найти способ удалить синтетический каркас, не имеющий настоящий орган. – Помните, что прошли миллионы лет, прежде чем возникла такая сложная структура, как человеческое сердце, – подчеркивает проф. Радишич. – Мы не сможем воспроизвести его через несколько лет, но на следующих шагах мы сможем получить все лучшие модели, полезные в исследованиях, проводимых по всему миру, – сказал эксперт. Со временем вы даже сможете вырастить сердца, готовые к имплантации людям. «Мы все еще отделены от этого многие годы, но я чувствую, что такая биосинтетическая камера является важным шагом в этом направлении», – сказал проф. Радишич.