Кардиомиоциты из стволовых клеток: новый подход
Исследователи из Школы инженерного дела и прикладных наук при Колумбийском университете (Columbia University School of Engineering and Applied Science, США) показали, что стимуляция электричеством способствует развитию и функционированию кардиомиоцитов, выращенных из стволовых клеток. Результаты работы опубликованы 19 января 2016 года в Nature Communications.
Сердечно-сосудистые заболевания – одна из основных проблем здравоохранения во всём мире, которая осложняется ещё и тем, что сердце не способно к самообновлению: утраченные в результате болезни или травмы кардиомиоциты обладают минимальным регенеративным потенциалом. Учёные пытаются найти методы восстановления сердца с помощью кардиомиоцитов, выращенных из клеток кожи или крови пациентов.
Для успешного функционирования полученные кардиомиоциты должны взаимодействовать с окружающей их сердечной мышцей. На сегодняшний день незрелость и нерегулярные сокращения выращенных из стволовых клеток кардиомиоцитов ограничивает их практическое применение в регенеративной медицине и в области биологических исследований.
Команда американских учёных под руководством профессора Горданы Вуньяк-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic) впервые показала, что электрическая стимуляция клеток сердечной мышцы человека, созданных из стволовых клеток, имитирует импульсы в формирующемся сердце, регулируя и синхронизируя сократительные свойства новых кардиомиоцитов.
«Мы сделали потрясающее открытие», — говорит Вуньяк-Новакович. «Мы применили электрическую стимуляцию для созревания клеток, регулирования их сократительной функции и улучшения их связей друг с другом. Изначально мы пытались задать клеткам характерный сердечный ритм, усовершенствовать организацию важных кардиопротеинов и помочь клеткам превратиться в более зрелые.
Такая предварительная подготовка — важный шаг для создания здоровых клеток, которые будут полезны для широкого спектра применения, включая биологические исследования кардиомиоцитов, тестирование лекарственных препаратов и терапию стволовыми клетками. Мы считаем, что наш метод может уменьшить аритмию в клетках, созданных для регенерации сердца».
Вуньяк-Новакович совместно с коллегами сформировали трёхмерные структуры из кардиомиоцитов человека, выращенных из стволовых клеток. Затем на данные структуры более недели воздействовали электрическими сигналами, аналогичными тем, которые возникают в естественных условиях в здоровом сердце. Дальнейшее исследование показало, что электрическая стимуляция улучшила связи кардиомиоцитов и регулярность сокращения мышц.
Учёные планируют провести фундаментальные исследования, которые должны показать механизм возникновения сократительной функции в формирующемся сердце, а также определить, будут ли искусственно созданные по новому методу кардиомиоциты способны встраиваться в сердечную мышцу и обеспечивать синхронность сокращения.
«Сердце – орган удивительной сложности, состоящий примерно из 3 миллиардов клеток, которые синхронно сокращаются в ответ на электрические сигналы. Наша способность создавать биологические объекты с использованием биоинженерных подходов ведёт нас вперёд и является источником вдохновения. Мы часто напоминаем себе, что сейчас лучшее время для проведения прикладных биомедицинских исследований», — отмечает Вуньяк-Новакович.
