Въпреки че през последните десетилетия методите за лечение на сърдечно-съдовите заболявания се подобриха значително, всяка година проблемите със сърцето продължават да отнемат живота на почти 18 млн. души по целия свят.

Един миниатюрен работещ модел на камерата на сърце би могъл да ни помогне да създадем новаторски лекарства и терапии, както и да изследваме развиването на сърдечно-съдовите заболявания. Нещо повече – подобно нещо би дало на изследователите етична и далеч по-точна алтернатива на вече съществуващите подходи.

Изследователите от Университета на Торонто и Монреалския университет в Канада създадоха точно това – 1-мм камера, която не само че тупти, но и изпомпва течности досущ като тази на човешкото ембрионално сърце.

„С помощта на нашия модел можем да измерим обема на изхвърляне – какво количество течност се избутва всеки път, когато камерата се свива – както и налягането на тази течност“, казва биомедицинският инженер Саргол Окховатиян от Университета на Торонто.

„И двете неща не бяха възможни с предишни модели.“

Съществуват няколко подходящи начина, които позволяват на специалистите да изучават начина, по който болното сърце превежда кръв. Органите, които вече не са напълно функционални (т.е. отстранени при аутопсия), са представителни, но те вече не са активни. Тъканните култури могат потенциално да хвърлят повече светлина върху биохимичната функционалност, но те не пресъздават напълно хидравликата на триизмерната пулсираща маса.

Животинските модели позволяват на изследователите да проверят по какъв точно начин живото сърце функционира и изпомпва кръв под влиянието на нови методи за лечение, но това не винаги е най-етичният вариант.

За щастие, този нов и подобен на орган сърце е поредният 3D модел на човешка част от тялото, която се развива и държи досущ като истинска. Той е разработен с комбинация от синтетични и биологични материали.

Самите клетки са извлечени от сърдечно-съдови тъкани на млади плъхове. Впоследствие са отгледани върху полимерен пласт с прорези, които направляват тъканния растеж.

Тази плоскост принуждава структурата да имитира подредбата на фибрите на лявата камера на сърцето – същата, която изпомпва кръв в аортата с една силна контракция.

За да превърне тази трипластова купчина от сърдечни клетки в нещо, което наподобява туптяща камера, екипът използва специален конусовиден ствол. Веднъж щом го овъргалят в клетките, те получават една съвсем семпла камера. А за да започне да тупти,  тази малка тубичка се нуждае единствено от поредица от слаби електрошокове.

„До момента съществуват едва няколко опита за създаването на един напълно триизмерен модел на камерата на сърцето“, казва Милица Радисич, старши автор на изследването, от Университета на Торонто. В повечето случаи специалистите създават плоски пластове от сърдечна тъкан. „На практика всички те са създадени от един-единствен пласт от клетки. Едно истински сърце обаче е съставено от множество пластове и клетките във всеки един от тях са ориентирани под различни ъгли. Когато сърцето тупти, тези пластове не само че се свиват, но и се извиват – досущ като напоена с вода кърпа, която се опитвате да изстискате с усукващо движение. Това позволява на сърцето да изпомпва повече кръв, отколкото би могло по принцип.“

Вътрешният диаметър на този орган е едва половин милиметър. Съответно той успява да изпомпва съвсем малко течност под налягане – неговият капацитет е около 5 процента от този на напълно развито сърце. Въпреки това този орган представлява едно прекрасно доказателство за концепция и един ден би могъл да включва много повече тъканни пластове, които да доведат до създаването на една по-силна система.

„С помощта на тези модели можем да изучим не само клетъчната функция, но и тази на тъканите и органите – при това без инвазивна хирургия или експерименти върху животни“, казва Радисич.

„Освен това ще можем да ги използваме за тестването и на най-разнообразни кандидат-лекарствени молекули за положителни или отрицателни ефекти“.

Изследването е публикувано в Advanced Biology.

Източник: Science Alert