Учени успяха успешно да отгледат миниатюрно изкуствено „сърце“ с размера на сусамово зрънце от човешки стволови клетки.
Пулсиращата маса е първият самоорганизиращ се миниатюрен орган, който наподобява човешкото сърце – той дори разполага с камера, обградена от кардиоподобна тъкан.
И преди учените са създавали в лабораторни условия прости органи, подобни на сърце – т.нар. кардиоиди. Те обаче винаги са използвали своеобразно скеле, форма или матрица, около които клетките малко по малко се свързват.
Този нов модел кардиоид от своя страна се самоизгражда спонтанно. Единственото нещо, което учените е трябвало да направят, е да стимулират плурипотентните стволови клетки чрез сигнализации, за които се знае, че координират развитието на сърцето в човешкия ембрион.
Туптящ кардиоид. Източник: The Mendjan Lab
В рамките на други проучвания учени са успявали да отгледат самоорганизиращи се очни, мозъчни и чревни органоиди с помощта на подобни сигнализиращи техники.
„Не използваме нещо по-различно от останалите изследователи, просто впрягаме всички известни сигнали“, обяснява биологът Саша Менджан от Австралийската академия на науките във Виена.
Когато се контролират, тези сигнали диференцират стволовите клетки и позволяват на този изкуствен орган (или органоид) да развие ясно различими пластове.
Само за една седмица масата от клетки е сформирала триизмерна структура, която може да тупти ритмично и да изпомпва и вкарва течност в подобната на камера кухина.
Човешкото сърце е първият орган, който се образува в ембриона, и то е особено сложно. Учените все още не са сигурни как развива всички свои характеристики.
Без да разполагаме с това знание, ние няма как да знаем как или защо настъпват някои сърдечни деформации или заболявания, нито как да се преборим тях.
В природата човешкото сърце първо формира своите ендокардиални тръби. След това се обособява в сърдечен мускул и извънклетъчна матрица, пълна със сърдечно желе. Чак тогава започват да се сформират и камерите.
Сега този простичък кардиоид ще ни позволи да научим повече за основните процеси на сформиране на сърцето.
„Искаме да създадем модели на човешко сърце, които се развиват по по-естествен път и съответно – предсказват по-точно потенциалните бъдещи заболявания – казва Менджан. – Според нас тази „скрита магия“ на развитието – т.е. нещата, които все още не знаем – са основната причина, поради която сегашните заболявания все още не са моделирани толкова добре.“
Все още не е ясно как сигнализацията активира тези сложни процеси, но авторите се надяват, че новият им модел ще хвърли повече светлина по въпроса.
Изследването е публикувано в Cells.
