Ученым впервые удалось создать в лабораторных условиях настоящее функционирующее сердце

Ученым впервые удалось создать в лабораторных условиях настоящее функционирующее сердце

Работы, по созданию искусственных органов ведутся уже в течение нескольких десятилетий. Интерес к этому появился в связи с нехваткой донорских органов людям с нарушениями сердечно-сосудистой системы. Некоторые пациенты просто не доживают до пересадки, многим приходится ждать длительное время. Поэтому, ученые создают новые биоинженерные методы стимуляции роста клеток в искусственно созданных лабораторных условиях. Но, до сих пор такие попытки редко могли порадовать хорошим эффектом, ведь ткани и органы, созданные вне живого организма, не обладают всеми жизненно необходимыми структурами и параметрами, что исключает возможность их использования для пересадки. Несмотря на это, эти исследования помогли сделать множество значимых открытий в области биоинженерии.

Неоднократно учеными были проведены попытки создать в лабораторных условиях и искусственное сердце с сердечной мышцей, обладающей способностью функционировать внутри живого организма. До сих пор это не приводило к успеху. Но значимый прорыв в попытке создать искусственное человеческое сердце был сделан группой ученых из Massachusetts General Hospital в США. Для этого они использовали сердечный орган, лишенный структур, способных вызывать иммунный ответ и клетки миокарда, полученные из стволовых клеток.

Возможность получения искусственного сердца, способного выполнить все функции нормальной сердечной мышцы поможет найти подход ко многим проблемам. Основными целями, которые стремятся достичь ученые с помощью этого открытия, считается создание структурной подложки, которая способна к поддержанию сердечной функции. Впоследствии из нее путем заселения специализированными клетками миокарда может сформироваться полноценная ткань, выполняющая сложнейшие функции сердца.

Примерно десяток лет назад руководителю исследовательской группы Харальду Отту удалось создать и применить уникальный метод, который позволяет при помощи раствора детергента извлекать живые клетки органа, а потом снова заселять необходимым типом клеток внеклеточную структуру подложки. Это открытие помогло сделать небольшой прорыв. Отт и его исследовательская группа стала применять его в экспериментах над животными, а именно для создания функционирующих почек и легких у мышей, а также для извлечения клеток из органов более крупных животных. Результаты своей последней работы исследователи опубликовали в издании Circulation Research. В своем отчете они приводят подробное описание подложки, которая остается в результате извлечения клеток из человеческого сердца, а также способ заселения матрикса подложки трехмерных и целых сердец сердечными клетками.

Для проведения исследования было использовано более 70 неподходящих для пересадки человеческих сердца. Их предоставил банк органов New England Organ Bank. Хозяева этих сердец умерли от болезней сердечно-сосудистой системы, а также имелись донорские органы, взятые у пациентов с погибшим головным мозгом. Как показали результаты этого исследования, обе группы полученных донорских органов почти одинаково повели себя в ходе извлечения из них клеток. В самом начале, исследователи извлекли все клетки из органов. Полученные впоследствии сердечные каркасы обладали повышенной способностью к удерживанию белков матрикса и всех компонентов, независящих от клеток сердца. В них сохранились коронарные сосуды и микрососудистые системы. Помимо этого, удалось избавить каркасы донорских сердец от антигенов человека, способных привести к процессу отторжения трансплантата.

Вместо проведения сложных генетических манипуляций, команда исследователей применила новый метод создания репрограмированных клеток кожи, которые впоследствии были дифференцированы в кардиомиоциты. Созданные таким методом клетки сердца были подсажены в матричный каркас: сперва на небольшие участки, затем на 1,5 см волокна, а из них спустя пару дней образовалась способная спонтанно сокращаться ткань.

Заключительный этап исследования показывает уникальный случай воссоздания мышцы человеческого сердца из стволовых клеток, внедренных в бесклеточный матричный каркас целого сердечного органа. Для тестирования эффективности проведенного исследования, ученые поместили преобразованные органы в специально подготовленные условия, в которых можно было провести не только снабжение питательными веществами, но и управлять стрессовыми факторами, воссоздающими такие же условия, как и при работе живого сердца. Некоторые участки новообразовавшейся ткани, как показало исследование, сокращались в ответ на воздействие электрических раздражителей.

Воссоздание целого сердца, конечно, не краткосрочный процесс. Для этого потребуется потратить как минимум несколько лет. На сегодняшний день проводится работа по созданию лишь небольшого участка сердечной мышцы. Этот искусственно созданный участок возможно смог бы заменить поврежденные при инфаркте или сердечной недостаточности фрагменты миокарда.

Особенность новой разработки заключается в том, что для заселения в сердечный матрикс будут использованы клетки возможного реципиента, что позволит разработать терапию для лечения отдельно взятых пациентов.