Кардиоиды
Около 18 миллионов человек ежегодно умирают от сердечно-сосудистых заболеваний, это главная причина смертности во всем мире. У детей наиболее распространенными врожденными пороками являются пороки сердца. В настоящее время основной проблемой в изучении пороков сердца и разработке регенеративных методов лечения является отсутствие физиологических моделей сердца человека.
Исследовательская группа Саши Менджан из Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук создала кардиоиды – самоорганизующиеся органоиды сердца человека, которые повторяют архитектуру камеры сердца.
Менджан и коллеги придерживались позиции, согласно которой для того, чтобы ткань in vitro была полностью физиологичной, она также должна пройти органогенез. Они смогли добиться этого, используя принципы самоорганизации.
В процессе развития из мезодермального зародышевого листка формируется камера сердца. Исследователи in vivo определили мезодермальные сигналы, направляющие плюрипотентные стволовые клетки, и использовали их для создания модели сердца. Это привело к самоорганизации ткани in vitro в сердечную камеру, которая способна сокращаться.
Кардиоид – это простая, надежная и масштабируемая модель, которая не требует добавления экзогенного внеклеточного матрикса, как многие другие органоиды. Помимо сокращающегося мышечного слоя (миокарда), человеческое сердце также имеет внутренний эндотелиальный и наружный эпикардиальный слои; кардиоиды повторяют эту трехслойную структуру, имитируя человеческое сердце.
Группа определила, какие сигнальные и транскрипционные факторы контролируют формирование кардиоидной камеры. Так, ученые смогли создать модель синдрома гипоплазии левых отделов сердца, нарушив транскрипционный фактор, связанный с этим дефектом. Исследователи также оценили влияние криоповреждения (травмы, полученной путем замораживания для имитации инфаркта миокарда) на кардиоиды. Впервые in vitro они изучили, что при этой травме происходит in vivo: накопление белков внеклеточного матрикса – ранний признак как регенерации, так и фиброзного поражения сердца.
За последнее десятилетие органоидные модели произвели революцию в биомедицинских исследованиях. Однако сердце оставалось последним крупным внутренним органом, для которого отсутствовала такая физиологическая модель, способная воспроизводить процессы развития и реакции на повреждения. Кардиоиды обладают невероятным потенциалом для изучения врожденных пороков сердца человека. Поскольку система физиологична и масштабируема, она открывает возможности для разработки новых лекарств и развития регенеративной медицины.
Статья P.Hofbauer et al. Cardioids reveal self-organizing principles of human cardiogenesis опубликована а журнале Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам IMBA: Cardioids -- heartbeat, heartbreak and recovery in a dish.