Исследователи и раньше выращивали из стволовых клеток клеточные линии и целые ткани сердца, но до сих пор никто из них не смог смоделировать в культуре развитие целых органоидов, которые анатомически и гистологически были бы близки к человеческому сердцу.
Ученые из Мичиганского университета с помощью методов генной инженерии перепрограммировали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. В результате они запустили процессы, повторяющие стадии эмбрионального развития сердца. На шестой-седьмой день лабораторные сердца начали биться. На пятнадцатый день после того, как стволовые клетки «выбрали», какой тканью они станут, сердца выросли до одного миллиметра и достигли сферической формы. Весь процесс выращивания занял несколько недель. Результаты исследования опубликованы в виде препринта на портале bioRxiv.
Секвенирование РНК разработки на разных этапах подтвердило, что стадии его развития такие же, как у человеческого сердца. В нем экспрессировались гены, обеспечивающие главные функции органа: проводимость, сократимость, кальциевый обмен. Также специалисты нашли главные типы клеток сердца, включая клетки эпикарда, эндотелия, эндокарда и фибробласты.
По словам ученых, их разработка может быть отличной моделью для изучения всевозможных сердечно-сосудистых заболеваний. Например, наблюдение за развивающимся сердцем поможет изучить врожденный порок сердца и, возможно, разработать методы эффективного лечения. Исследователи надеются понять, на каком этапе развития сердца зарождается врожденный порок, а также придумать способы не допустить развития патологии.
Кроме того, крошечные модели сердца помогут улучшить механизмы понимания того, как появляются и развиваются многие другие болезни — от кардиотоксичности химиотерапии до влияния диабета при беременности на развивающееся сердце плода.
Несколько лет назад ученые вырастили из стволовых клеток ткань кишечника, имеющую нервную систему и способную к самостоятельной перистальтике. Спустя несколько лет их коллеги из Университета Кембриджа вырастили из клеток человеческой плаценты трехмерный плацентоподобный органоид, который, как и настоящая плацента, состоит из нескольких клеточных слоев и даже продуцирует гормоны. Они сообщали, что это поможет тщательно изучить сигнальное взаимодействие между женским организмом и эмбрионом, а также сосредоточиться в изучении нарушений развития плода и патологиях, связанных с беременностью.
Группа ученых из китайского Университета Цинхуа разработали робота, который поможет восстанавливать поврежденные стенки желудка. Его будут отправлять в орган с помощью обычного эндоскопа, где он будет печатать ткани и делать из них своеобразные заплатки.