Самоорганизующиеся органоиды сердца человека - Строительство и ремонт

Самоорганизующиеся органоиды сердца человека

использовали плюрипотентные стволовые клетки человека для выращивания моделей сердца размером с кунжутное семя, называемых кардиоидами, которые спонтанно самоорганизуются для создания полой камеры без необходимости экспериментальных каркасов. Этот прогресс, позволяющий создать одни из самых реалистичных на сегодняшний день органоидов сердца, опубликован 20 мая в журнале Cell .

Раньше ученые создавали трехмерные кардиальные органоиды с помощью тканевой инженерии , подход, который обычно включает сборку клеток и каркасов, например, строительство дома из кирпича и раствора. Но эти искусственно созданные органоиды не обладают такими физиологическими реакциями на повреждения, как человеческое сердце, и поэтому часто не могут служить хорошими моделями болезней.

«Тканевая инженерия очень полезна для многих вещей, например, если вы хотите измерить сокращение», – говорит Менджан. Но в природе органы устроены иначе. У эмбриона органы развиваются спонтанно в результате процесса, называемого самоорганизацией . Во время развития клеточные строительные блоки взаимодействуют друг с другом, перемещаясь и меняя форму по мере появления и роста структуры органа.

«Самоорганизация – это то, как природа заставляет кристаллы снежинок или птиц вести себя в стае. Это сложно спроектировать, потому что, кажется, нет никакого плана, но все же получается что-то очень упорядоченное и надежное», – говорит он. «Самоорганизация органов намного более динамична, и многое происходит, чего мы не понимаем. Мы думаем, что эта« скрытая магия »развития, о которой мы еще не знаем, является причиной того, что в настоящее время болезни моделируются не очень хорошо “.

Биение кардиоиды. Предоставлено: Лаборатория Менджана.
Менджан и его команда хотели имитировать развитие путем самоорганизации в блюде. Они убедили стволовые клетки к самоорганизации, активируя все шесть известных сигнальных путей, участвующих в развитии эмбрионального сердца, в определенном порядке. По мере того, как клетки дифференцировались, они начали формировать отдельные слои, похожие на структуру сердечной стенки. После одной недели развития эти органоиды самоорганизовались в трехмерную структуру с замкнутой полостью, аналогичную траектории спонтанного роста человеческих сердец. Кроме того, команда обнаружила, что ткань кардиоидов ритмично сокращается, выдавливая жидкость изнутри полости.

«Дело не в том, что мы используем что-то иное, чем другие исследователи, но мы просто используем все известные сигналы», – говорит Менджан. Он добавляет, что не все пути необходимы для превращения стволовых клеток в клетки сердца. «Поэтому они подумали:« Ладно, in vitro они на самом деле не нужны ». Но оказывается, что все эти пути необходимы. Они важны для самоорганизации клеток в орган ».

Команда также проверила, как кардиоиды реагируют на повреждения тканей. Они использовали стержень из холодного оружия, чтобы заморозить части мини-сердец и уничтожить множество клеток на этом участке. Гибель клеток обычно наблюдается после травм, например, сердечного приступа. Сразу же команда увидела, что сердечные фибробласты – тип клеток, ответственных за заживление ран – начали мигрировать к местам повреждения и вырабатывать белки для восстановления повреждений.

Биение кардиоиды. Предоставлено: Лаборатория Менджана.
«Мы хотим создать модели человеческого сердца, которые развиваются более естественно и поэтому позволяют прогнозировать заболевания», – говорит Менджан. «Таким образом, компании будут более открыты для участия большего количества лекарств в клинических испытаниях, потому что они гораздо более уверены в исходе испытаний».

У команды есть планы по выращиванию сердечных органоидов с несколькими камерами, как в реальном человеческом сердце. Многие врожденные пороки сердца возникают, когда начинают формироваться другие камеры, поэтому многокамерная модель поможет врачам лучше понять, как развиваются дефекты у плода.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *