Ученые создали мини-сердце из полимера и клеток

Исследователи в последнее время все чаще создают так называемые органоиды: из стволовых клеток выращивают  крошечные варианты желудка, кожи, почек, кишечника. Польза от органоидов в том, что в них есть разные клетки, организованные в пространственную структуру. Органоид – далеко не то же самое, что настоящий большой орган, но он намного больше похож на него, чем лабораторная культура клеток. Но есть орган, для которого органоид до сих пор сделать не получается – это сердце. Все попытки вырастить малое подобие сердца заканчиваются возникновением комка сокращающихся клеток, у которых нет никакой пространственной структуры, пишет «Наука и Жизнь».

Ученые Бостонского университета попробовали решить эту проблему: они сконструировали мини-сердце из клеток, посаженных на гибкую основу, которая выглядела как полый цилиндр с решётчатыми стенками; стенки были сделаны из сложного полимера с лазерной обработкой. В камере было сделано отверстие, к которому подходили тонкие трубки, а само отверстие замыкал клапан, вроде тех, которые есть в сердце. Смысл сердечных клапанов в том, чтобы обеспечивать однонаправленный ток крови, чтобы она не оттекала обратно в тот сосуд, из которого пришла – и искусственный клапан в полимерной камере работал точно так же.

Вся эта конструкция напоминала сердечный желудочек, только очень маленький, размером всего 3 см². Для того, чтобы он начал сокращаться, на стенки камеры сажали сердечные клетки, выращенные из индуцированных стволовых клеток человека. Индуцированные стволовые клетки получают из обычных специализированных клеток кожи, или крови, или ещё каких-нибудь: их обрабатывают специальным молекулярным коктейлем, чтобы они забыли свои функции и обратились в детство, то есть стали стволовыми клетками, способными превращаться в кого угодно. После этого им дают новые молекулярные инструкции, направляющие их развитие в ту или иную сторону – например, в сторону кардиомиоцитов, то есть клеток сердечной мышцы. Кардиомиоциты в полимерной камере начали сокращаться, и кровь – точнее, жидкость, которую пока что использовали в экспериментах вместо крови – пошла через минисердце.

Полимерный каркас не просто дал форму группе клеток – он ещё и обеспечил им должную нагрузку. Чтобы сердечный органоид был как можно более похож на настоящее сердце, клетки должны работать, причём в той же мере, что и клетки в настоящем миокарде. Настроив параметры полимерных запчастей в этом устройстве, можно создать сердечным клеткам условия работы, наиболее близкие к реальности. И тогда все эксперименты с ними будут давать более-менее достоверные результаты. Кстати, такое минисердце можно использовать и в клинических исследованиях: например, взяв у человека клетки кожи, превратив их в сердечные клетки и посадив на полимерную пружинную стенку, можно узнать, всё ли нормально у него с сердцем на клеточном уровне.