В МФТИ нашли новый способ тестирования кардиопрепаратов

Ученые МФТИ создали аппарат для нового метода тестирования кардиопрепаратов, который одновременно анализирует электрическую активность и метаболизм сердечных клеток.

Результаты исследования ученых МФТИ дадут новый шанс на выздоровление пациентам с кардиологическими заболеваниями.

Источник: Freepik

Ученые из Московского физико-технического института разработали уникальную систему  тестирования кардиопрепаратов. Главная инновация — возможность одновременно анализировать как электрическую активность сердечных клеток, так и их метаболическое состояние (насколько хорошо они «питаются» и производят энергию).

Созданный учеными МФТИ комплекс представит собой аппарат, способный разглядеть не только форму, но и «жизнь» клетки. Он состоит из мощного микроскопа, высокоскоростной камеры и специального ПО. Вместе они позволяют детально изучать функционирование сердца на уровне отдельных клеток.

Система работает на основе метода двухпараметрического оптического картирования. Это означает, что с помощью особых красителей (специальных веществ, которые светятся при определенных процессах внутри клеток) и камеры она одновременно фиксирует ключевые показатели:

1.  «сигналы», которые заставляют сердечные клетки сокращаться и обеспечивают наше сердцебиение;
2. «энергетический уровень» клетки, показывающий, насколько эффективно она использует кислород и питательные вещества для своей работы.

Система обладает высокой разрешающей способностью — 117 микрон (это позволяет увидеть элементы размером с десятую долю миллиметра) и невероятной скоростью съемки — 130 кадров в секунду. Такая детализация и скорость позволяют ученым в реальном времени наблюдать, как клетки сердца реагируют на различные условия, например, на дефицит кислорода (ишемию) или на действие лекарств.

Для проверки нового метода ученые использовали специально выращенные клетки сердца. Это позволяет проводить исследования без использования животных, что соответствует современным этическим нормам.

Методика была испытана на специальных медицинских растворах, которые применяются во время операций на сердце для его защиты. Тесты показали важные результаты:

1. Нормотермический (используемый при нормальной температуре тела) — при кислородном голодании (ишемии) временно снижает электрическую активность клеток сердца на 39%. Это может быть полезно для их защиты.
2. Custodiol (который используется при холодовой ишемии — когда сердце охлаждают для замедления метаболизма во время операции), может полностью «отключить» клетки сердца, иногда без возможности их восстановления. Это знание критически важно для безопасного проведения сложных операций.

Предложенная учеными МФТИ система позволяет оптическими методами увидеть, как работают отдельные молекулы в митохондриях клеток сердца

Источник: Freepik

Эта разработка имеет огромный потенциал. Она может быть использована в:

1. доклинических испытаниях препаратов;
2. анализе донорских сердец (метод поможет более точно определить жизнеспособность органа перед трансплантацией);
3. персонализированном лечении.

В ближайшие три года ученые хотят расширить применение этого метода, адаптировав его для скрининга препаратов против опухолей и изучения генетических форм сердечных заболеваний.

Ранее Наука Mail рассказывала, что в НГПУ разработали четырехкомпонентные метабиотики, которые помогут бороться с воспалениями и укрепят иммунитет.