В Ганноверской медицинской школе (MHH) Германии создан уникальный мини-орган, способный имитировать процесс формирования человеческого сердца и кроветворной системы. Исследование обнародовано в журнале Nature Cell Biology и стало прорывом в изучении сердечно-сосудистых заболеваний и методов их лечения.
Эти мини-органы, так называемые органоиды, являются лабораторно выращенными из живых клеток структурами. В отличие от традиционных клеточных культур на плоских поверхностях, органоиды имеют трехмерную структуру, что позволяет детальнее изучить процессы формирования органов и их функционирования.
Ученые в ходе эксперимента впервые сформировали органоид сердца (HFO), который имитирует ранние стадии формирования сердечной ткани. Затем в модель были добавлены элементы, запускающие формирование кровяных клеток. В результате появился новый органоид – сердце способное производить кровь (BG-HFO), пишет «Экоправда».
Конструкция BG-HFO включает в себя разные виды клеток, включая ткани сердца, сосудов, печени и легких. Благодаря этой инновации, органоид точно воссоздает естественные процессы развития человеческого эмбриона.
Ученые уделили особое внимание развитию эндотелиальных клеток, которые формируют внутреннюю поверхность кровеносных сосудов и из которых появляются клетки крови. Это открытие становится ключевым в понимании и лечении сердечно-сосудистых заболеваний.
Справка
Искусственное сердце из органоидов — это инновационный биоинженерный подход, который сочетает клеточные технологии и тканевую инженерную конструкцию. Такой орган создается с использованием **органоидов**, небольших трехмерных структур, выращенных из стволовых клеток. Органоиды воспроизводят функции и структуру реальных тканей сердца, что открывает возможности для медицинских исследований и трансплантологии.
Как создается искусственное сердце из органоидов
- Извлечение стволовых клеток:
— Берутся плюрипотентные стволовые клетки (например, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки пациента).
— Клетки направленно дифференцируют в кардиомиоциты (сердечные клетки) и клетки соединительной ткани. - Формирование органоидов:
— Кардиомиоциты и другие клеточные компоненты собираются в миниатюрные «сердечные» органоиды, которые способны синхронно сокращаться.
— Используются 3D-биопринтеры или специальные гидрогели для формирования органоидов. - Интеграция органоидов:
— Органоиды соединяют в единую структуру, моделируя полноценный орган.
— Добавляются сосудистые и нервные элементы для поддержки жизнеспособности и функций сердца. - Биореакторы и выращивание:
— Сердце из органоидов помещают в биореактор, где оно получает питательные вещества, кислород и электрические стимуляции.
— Это помогает органу развивать правильную морфологию и функциональные свойства.
Преимущества
— Персонализация: Искусственное сердце создается из клеток пациента, снижая риск отторжения.
— Этический аспект: Отпадает необходимость использования донорских органов.
— Модель для исследований: Такое сердце можно использовать для изучения сердечных заболеваний, тестирования лекарств и разработки новых методов лечения.
Проблемы и вызовы
— Сложность структуры: Сердце — это орган с чрезвычайно сложной анатомией, требующей синхронизации всех компонентов.
— Сосудистая сеть: Полное воссоздание сосудистой сети для питания тканей остается технически сложным.
— Долговечность: Нужно убедиться, что такие сердца способны работать в организме длительное время.
Этот подход имеет огромный потенциал для медицины будущего, приближая нас к возможности замены поврежденных органов функциональными биоинженерными аналогами.
