Искусственное сердце вырастили из человеческих клеток на мышином каркасе
Очеловеченное сердце мыши
Полина Розенцвет, Газета.Ру
От сердечно-сосудистых заболеваний каждый год умирают более 17 миллионов человек. Только в США каждые 34 секунды болезни сердца уносят одну человеческую жизнь, более 5 миллионов американцев страдают от хронической сердечной недостаточности. Многих пациентов может спасти только трансплантация сердца, но найти доноров для всех невозможно. Выход предлагают регенеративная медицина и тканевая инженерия: вместо того чтобы подбирать донорские органы, их нужно выращивать в необходимом количестве.
Специалисты медицинского факультета Университета Питтсбурга предлагают использовать для этого клетки-предшественники, полученные из фибробластов пациента, и трехмерный каркас настоящего сердца.
В статье, опубликованной в журнале Nature Communications (Lu et al., Repopulation of decellularized mouse heart with human induced pluripotent stem cell-derived cardiovascular progenitor cells), ученые описали первый успешный эксперимент, проведенный на мышином сердце: его лишили собственных клеток и населили коллагеновую основу клетками человека. Выросло химерное сердце, которое еще не может заменить настоящее, но способно сокращаться.
Технологию выращивания сердца на каркасе разрабатывают в разных лабораториях. В частности, экспериментируют с сердцами свиньи или крысы, но при этом при этом используют животные клетки. Исследователи из Питтсбурга впервые использовали мультипотентные кардиоваскулярные прогениторные клетки человека – МКП (см. пресс-релиз Decellularized Mouse Heart Beats Again after Regeneration with Human Heart Precursor Cells in Pitt Project – ВМ).
Термин «мультипотентные» означает, что клетки обладают множественными способностями к дифференцировке – могут превращаться в клетки разных тканей. Их получают из фибробластов – клеток соединительной ткани, взятых из небольшого кусочка кожи. С помощью различных факторов роста фибробласты сначала превращают в МКП, а затем направляют развитие МКП в нужное русло, чтобы получить из них клетки, образующие сердце: кардиомиоциты, организованные в мышечные волокна, клетки эндотелия (внутренней стенки сосудов) и клетки гладкой мускулатуры сосудов. Исследователи воспользовались культурами из коллекции клеток.
Чтобы клетки образовали орган, их нужно «поселить» в трехмерный каркас. Его можно сделать из искусственного материала, но предпочтительнее использовать естественную основу соответствующего органа, которая сохраняет первоначальную форму и содержит биологически активные вещества, стимулирующие дифференцировку и деление клеток. Для создания искусственного человеческого сердца удобно брать каркас сердца свиньи, но исследователи, отрабатывая новую технологию, выбрали маленькое, мышиное.
Сначала с помощью специальных ферментов и химических веществ удалили все клетки сердца. Эта технология хорошо разработана. Спустя 10 часов от органа остался лишь белковый каркас из коллагена, фибронектина и ламинина с неповрежденными стенками крупных сосудов. В этот «скелет» исследователи через коронарную артерию ввели суспензию МПК. Сердце орошали питательной средой с необходимыми ростовыми факторами и наблюдали за расселением и дифференцировкой клеток.
Спустя 20 дней выросло новое сердце — человеческие клетки на мышином каркасе, с неким подобием сосудов. Оно спонтанно сокращалось с частотой 40–50 ударов в минуту и должным образом реагировало на препараты, которые ускоряют или замедляют его ритм. К сожалению, в сердце пока не хватает фибробластов — оно получилось слишком слабым для того, чтобы эффективно перекачивать кровь, но все-таки оно бьется.
Это первый искусственный орган, полученный из МПК. Исследователи собираются совершенствовать методику, чтобы сердце сокращалось с достаточной силой и имело нормальную проводящую систему, которая регулирует ритм сердечных сокращений. Работы еще очень много, но ученые строят большие планы. Они надеются с помощью новой модели регенерации получать фрагменты мышечной ткани сердца и использовать эти «заплатки» для замены участков миокарда, погибших после инфаркта. И, разумеется, в перспективе получить искусственное сердце, выращенное из кусочка кожи пациента. Но это уже более сложная задача.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
14.08.2013