Біологія
Біологія

Вчені виростили самоорганізовані серцеві органоїди з камерою

Австрійські дослідники описали спосіб вирощування самоорганізованих органоїдів серця. Технологія науковців дає змогу виростити кількаміліметрові кардіоїди з порожниною, подібною на серцеву камеру, які здатні битися зі швидкістю до 100 ударів на хвилину. Детальний її опис опублікований у журналі Cell.

Кардіоїди. The Mendjan Lab

Кардіоїди. The Mendjan Lab

Навіщо це потрібно?

Одним із кращих способів вивчення особливостей розвитку та функціонування людських органів є органоїди. Це вирощені в лабораторіях зі стовбурових клітин спрощені варіанти справжніх органів. Вони мають дуже маленькі розміри, що сягають здебільшого лише кількох міліметрів, але є цінними моделями в дослідженнях. Наразі вчені вже навчилися створювати функціональні органоїди кишківника, печінки та багатьох інших органів, навіть мозку, але вирощування спрощеного серця, є одним із найскладніших. Раніше науковці вже вирощували серцеві органоїди, однак вони слабо повторювали морфологічно та функціонально справжній орган: були побудованими лише як скупчення скоротливих клітин, які до того ж вирощували на каркасах та матрицях. У новій же роботі вчені з Австрійської академії наук повідомили, що знайшли спосіб отримати самоорганізовані органоїди серця, кардіоїди, які більше відтворюють архітектуру справжнього серця.

Що вони зробили?

Науковці використали плюрипотентні стовбурові клітини, які змусили самоорганізуватися так, як вони робили б це в організмі ембріона. Вони зробили це, активуючи шість відомих сигнальних шляхів у тому ж порядку, як це відбувається під час ембріонального розвитку.

Спочатку вчені отримали пласку структуру із клітин, що сформували три шари тканин, представлених у стінках серцевих камер. Однак уже через тиждень структура утворила тривимірний двоміліметровий органоїд зі схожою на серцеву камеру порожниною. У ньому були наявні усі головні типи клітин: кардіоміоцити, епітеліальні, фібробласти та мезотеліальні. Кардіоїд міг скорочуватися від 60 до 100 разів на хвилину, ритмічно прокачуючи через камеру рідину. Цим він трохи схожий на серце 25-денного людського ембріона.

Що змінить це досягнення?

Результати допоможуть краще зрозуміти, як формується та розвивається людське серце і його захворювання. Поки що дослідники не з'ясували, як саме сигнальні шляхи призводять до самоорганізації такої складної структури як серце, але їхні органоїди, які можуть жити понад три місяці, сприятимуть подальшому вивченню. Вже зараз вченим вдалося виявити, що кардіоміоцити та ендокардіальні клітини органоїду контролюються двома початковими сигналами — WNT та ACTIVIN, завдяки яким починають взаємодіяти одне з одним для утворення внутрішньої структури камери.

Також дослідники перевірили, як кардіоїди реагують на пошкодження тканин. Вони заморозили частини органоїдів, що призвело до загибелі окремих клітин, подібно до того, як це відбувається при серцевому нападі. Виявляється, до місця пошкодження одразу прибули фібробласти та почали виробляти білки, які сприяють загоюванню тканини. Тому автори сподіваються, що на їхніх серцевих органоїдах можна буде випробовувати різні ліки в межах перших лабораторних випробувань. Надалі вони планують виростити кардіоїди, які матимуть усі чотири камери, чим стануть ще подібнішими до справжнього органа.

The Mendjan Lab

The Mendjan Lab