Выращенные в лаборатории «мини-сердца» имитируют орган 25-дневного человеческого эмбриона
Человеческое сердце — сложный орган, состоящий из нескольких камер, клапанов и тканей, что делает его одним из самых сложных органов для моделирования — до сих пор.
Ученые из Австрийской Академии наук использовали стволовые клетки для выращивания первых человеческих «мини-сердец» с камерой для биения, которая имитирует орган 25-дневного эмбриона.
Миниатюрное сердце, получившее название «кардиоидное», размером с кунжутное семя, имеет полую камеру, которая совершает от 60 до 100 ударов в минуту — с той же скоростью, что и эмбрион на этой стадии развития.
Команда надеется проанализировать кардиоиды, чтобы раскрыть, как сердце развивается в утробе матери, и другие научные загадки, например, почему сердца младенцев не покрываются шрамами после сердечного приступа.Ученые использовали стволовые клетки для выращивания первых человеческих «мини-сердец» с камерой для биения, которая имитирует орган 25-дневного эмбриона.
Последний прорыв связан с предыдущей работой в 2020 году, когда в лаборатории было разработано функционирующее мини-человеческое сердце с использованием сердечных клеток мышей.
Однако эта модель выглядела как комок клеток в чашке Петри, а не как собственное сердце, сказал Science Magazine Айтор Агирре, биолог стволовых клеток из Университета штата Мичиган.
«Органоид должен повторять функцию органа», — говорит он. «Вы ожидаете камер и откачки, потому что это то, что делает сердце».
Последний кардиоид был разработан с использованием самоорганизующихся клеток, обнаруженных в эмбрионе.Команда запрограммировала плюрипотентные стволовые клетки человека, которые обладают способностью самообновляться путем деления и составляют часть эмбриона. За одну неделю структура была эквивалентна структуре 25-дневного эмбриона.
Вместо использования клеток мышей команда запрограммировала плюрипотентные стволовые клетки человека, которые обладают способностью самообновляться путем деления и составлять часть эмбриона.
Эти стволовые клетки также могут превращаться в различные типы тканей, что позволило исследователям развить три тканевых слоя, обнаруженных в стенках камеры сердца.
Затем плюрипотентные стволовые клетки помещали в концентрацию питательных веществ для активации роста клеток.
И всего за одну неделю клетки организовались в структуру, аналогичную структуре 25-дневного эмбриона с одной камерой.
Плюрипотентные стволовые клетки сначала помещали в концентрацию питательных веществ, чтобы активировать рост клеток.
Полный кардиоид составляет около двух миллиметров в диаметре и включает клетки, обычно наблюдаемые на этой стадии развития: кардиомиоциты, эпителиальные клетки, фибробласты и эпикар.
На данный момент мини-сердечки хранятся в чашке Петри более трех месяцев.
Ведущий автор Саша Менджан, биолог стволовых клеток из Института молекулярной биотехнологии Австрийской академии наук, планирует использовать кардиоиды, чтобы узнать больше о том, как сердечные проблемы развиваются у младенцев, такие как врожденные пороки сердца и гибель сердечных клеток после сердечного приступа.
Следующий шаг, по словам Агирре, — заставить мини-сердца качать кровь, подключив ее к сосудистым сетям.
Поделиться
Источник