Биоиженеры научились выращивать реалистичные мини-сердца для тестов
Австралийские ученые вырастили в лаборатории крошечные трехмерные сердца — органоиды размером с семя чиа — чтобы моделировать редкие и трудноизучаемые сердечно-сосудистые заболевания у детей. Это открытие может ускорить разработку новых методов лечения и уменьшить зависимость от испытаний на животных. Результаты опубликованы в журнале Nature Cardiovascular.
Эти мини-сердца, разработанные в лаборатории кардиологии QIMR Berghofer в сотрудничестве с Институтом детских исследований Мердока (MCRI) и Королевской детской больницей, создаются из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Такой тип клеток может превращаться в любую ткань организма, включая сердечную мышцу.
Главной проблемой в моделировании болезней сердца долгое время оставалась незрелость клеток, выращенных в лаборатории: они оставались на эмбриональной стадии и не воспроизводили свойства взрослой сердечной ткани. Ученые решили эту задачу, активировав два биологических пути, которые имитируют эффект физических упражнений, — это помогло клеткам «повзрослеть» и функционировать как настоящие ткани сердца.
«Этот подход позволил нам сократить разрыв между выращенной в лаборатории и настоящей сердечной тканью. Это делает моделирование заболеваний более реалистичным и надежным», — пояснил руководитель проекта, профессор Джеймс Хадсон.
Благодаря новому методу, ученые смогли воссоздать в лаборатории мутации, связанные с редкими генетическими заболеваниями, такими как кардиомиопатия, вызванная мутацией гена десмоплакина. В органоидах с этой мутацией наблюдались те же симптомы, что и у пациентов: рубцевание (фиброз) ткани и снижение насосной функции.
Испытания нового класса препаратов — ингибиторов бромдоменов и экстра-терминальных белков (BET) — показали, что лечение улучшает функции сердца в пораженной ткани.
«Мы увидели значительное восстановление работы сердца в органоидах. Это дает реальную надежду на эффективную терапию в будущем», — отметил Хадсон.
Исследование также позволяет ученым проводить массовый скрининг лекарственных соединений в лаборатории, не прибегая к ранним клиническим испытаниям на людях и животным моделям. Это может значительно ускорить разработку безопасных и эффективных лекарств.
Доцент MCRI Ричард Миллс подчеркнул важность междисциплинарного подхода:
«Мы объединили генетический, белковый и тканевой анализ, чтобы как можно точнее воспроизвести детские сердечные заболевания. Это позволит быстрее находить лечение для самых уязвимых пациентов».
Мини-сердца были выращены с использованием образцов тканей из Мельбурнского детского банка сердца, и уже используются для тестирования потенциальных препаратов для детской кардиологии.
