Дилатационная кардиомиопатия — тяжелое заболевание, при котором сердце увеличивается и слабеет, теряя способность нормально перекачивать кровь. Риск развития сердечной недостаточности в течение пяти лет достигает 50%, и в запущенных случаях единственным выходом становится трансплантация. Теперь у исследователей появился новый инструмент для изучения этой болезни: трехмерное бьющееся «сердце на чипе», созданное из клеток крови пациента.
Команда из Научно-исследовательского института Центра здоровья Университета Макгилла перепрограммировала клетки крови пациента с дилатационной кардиомиопатией в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, способные превращаться в любые типы тканей. Из них получили кардиомиоциты — клетки сердечной мышцы — и сформировали на чипе трехмерную ткань, которая сокращается самостоятельно.
В ткань внедрили крошечные флуоресцентные частицы, позволяющие отслеживать, как разные участки двигаются и сокращаются при каждом ударе. Чтобы оценить модель, исследователи параллельно создали «мини-сердце» из клеток здорового участника и сравнили обе версии. Различия оказались измеримыми — в структуре, сокращениях, ритме биения, активности кальция и молекулярных характеристиках. Ткань от пациента с кардиомиопатией билась нерегулярно, что точно соответствует признакам заболевания.
С помощью этой новой 3D-модели сердца на чипе, полученной от пациента, мы можем начать воссоздавать особенности сердечных заболеваний конкретного пациента вне организма, что открывает возможности для применения в персонализированной медицине.
Исследователи также подвергли ткань воздействию норадреналина — вещества, увеличивающего частоту и силу сокращений. Модель отреагировала на химическую стимуляцию, подтвердив, что искусственная сердечная ткань функционирует подобно настоящей. Традиционные лабораторные модели — эксперименты на животных и выращенные в пробирке клетки — не способны воспроизвести все особенности человеческого сердца. Новая модель точнее имитирует его работу и в перспективе может снизить потребность в трансплантации.
Ренцо Чечере, кардиохирург Университетского медицинского центра Макгилла и доцент кафедры хирургии Университета Макгилла, подчеркивает: это важное доказательство концепции. Следующий шаг — расширить платформу на множество пациентов с разными генетическими особенностями и формами заболевания. В будущем «сердце на чипе» может стать инструментом доклинических испытаний лекарств, дополнив существующие методы и снизив зависимость от животных моделей в исследованиях.
Ранее Наука Mail рассказывала, что длительный прием мелатонина может быть опасен для сердца.