Команда ученых Мюнхенского технического университета добилась того, что стволовые клетки имитируют развитие человеческого сердца. В результате получается своего рода «мини-сердце», известное как органоид. Оно позволит изучить самую раннюю фазу развития нашего сердца и облегчит исследования болезней, сообщает Science Daily со ссылкой на статью ученых в журнале Nature Biotechnology.

Команда, работающая с Алессандрой Моретти, профессором регенеративной медицины сердечно-сосудистых заболеваний Мюнхенского технического университета, разработала метод создания «мини-сердца» с использованием плюрипотентных стволовых клеток, которые способны превращаться в любые клетки организма.

В течение нескольких недель к клеточной культуре добавляют сигнальные молекулы по фиксированному протоколу. «Таким образом мы имитируем сигнальные пути в организме, которые контролируют программу развития сердца», — объясняет Алессандра Моретти.

Производство «персонализированных органоидов»

Органоиды можно использовать для исследования заболеваний отдельных пациентов. Ученые использовали плюрипотентные стволовые клетки пациента, страдающего синдромом Нунан. Для этого заболевания характерен порок сердца — стеноз легочной артерии.

Исследователи создали органоиды в чашке Петри на основе этих клеток. Они повторяют свойства, характерные для заболевания пациента. В ближайшие месяцы команда планирует использовать персонализированные органоиды для исследования других врожденных пороков сердца.

Имея возможность воссоздавать сердечные заболевания в органоидах, в будущем лекарства можно будет тестировать непосредственно на них. «Вполне возможно, что такие тесты могут уменьшить потребность в экспериментах на животных при разработке лекарств», — говорит Алессандра Моретти.

Первые в мире «эпикардиоиды»

Полученные органоиды имеют диаметр около полумиллиметра. Хотя они не перекачивают кровь, их можно стимулировать электрическим током, и они будут сокращаться, как камеры человеческого сердца. Профессор Моретти и ее команда - первые в мире исследователи, которые создали органоид, содержащий как клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты), так и клетки наружного слоя сердечной стенки - эпикарда. Ранее исследователи создавали только органоиды с кардиомиоцитами и клетками внутреннего слоя сердечной стенки - эндокарда.

«Клетки эпикарда имеют решающее значение для понимания того, как формируется сердце, - говорит доктор Анна Мейер, первый автор исследования, - Другие типы клеток сердца, например в соединительных тканях и кровеносных сосудах, образуются из этих клеток. Эпикард играет важную роль в формировании камер сердца». Команда правильно назвала новые органоиды «эпикардиоидами».

Новый тип клеток

Наряду с методом производства органоидов, команда сообщила и о других открытиях. Ученые определили, что клетки-предшественники, из которых образуется эпикард у мышей, формируются примерно на седьмой день развития плода. «Мы предполагаем, что эти клетки существуют и в человеческом теле хотя бы в течение нескольких дней», — говорит профессор Моретти.

Это открытие даст ключ к пониманию того, почему сердце плода может восстанавливаться, в отличие от сердца взрослого человека. Эти знания помогут найти новые методы лечения сердечных приступов и других заболеваний.