"Ezek a miniszívek rendkívül jól alkalmazható modellt alkotnak, amelyeken mindenféle szívrendellenességet olyan precizitással vizsgálhatunk, mint eddig még soha" - mondta Aitor Aguirre, a cikk vezető szerzője és az MSU Kvantitatív Egészségtudományi és Mérnöki Intézetének biomechanikai mérnök adjunktusa. A tanulmányt a bioRxiv Preprint Server for Biology című portálon publikálták.
Az emberi szív organoidját (rövidítve hHO) egy újfajta őssejtkeretrendszerrel állították elő, amely a magzati és az embrionális fejlődési környezetet imitálja. "Az organoid - a szó jelentése: 'szervhez hasonló' - önszerveződő, háromdimenziós sejtkonstrukció, amely lemásolja a valódi szerveket, szövetstruktúrákat, és a mérete már jól megfigyelhető" - mondta Yonatan Israeli, az Aguirre Laboratórium végzős hallgatója és a tanulmány szerzője.
Ez az innováció egy olyan biomérnöki folyamatot követ, amely pluripotens őssejteket (páciensekből vett felnőtt sejtek, amelyekben embrionális szívfejlődési folyamatot indítanak el laboratóriumi körülményekben) késztet arra, hogy működő miniszívvé formálódjanak néhány héten belül. Az őssejteket olyan felnőttekből vették ki, akik ehhez hozzájárultak, így a fejlesztés nem vet fel etikai aggályokat. "Ez a folyamat megengedi, hogy az őssejtek a szívben lévő különböző sejttípusokká és struktúrákká fejlődjenek, alapvetően úgy, ahogy az embrióban tennék" - mondta Aguirre. "A sejteket olyan instrukciókkal látjuk el, amelyekből tudják, hogy mit kell tenniük, amikor megfelelő körülmények közé kerülnek."
Mivel ezek az organoidok a természetes embrionális szívfejlődési folyamatot követték, ezért a kutatók valós időben tudták megfigyelni az emberi magzat szívének természetes fejlődési folyamatát. Ez a technológia viszonylag egyszerű módon ad lehetőséget több hHO párhuzamos létrehozására, ezzel szemben a létező szövetek biomérnöki folyamatai drágák, jelentős laboratóriumi hátteret követelnek és nem skálázhatók.
"Most megtaláltuk a legjobb megoldást, van egy precíz emberi szervmodellünk - egy parányi emberi szív -, amelyen tanulmányozhatjuk a betegségeket, és mindezt anélkül értük el, hogy magzati anyagot használnánk vagy bármilyen etikai alapelvet sértenénk meg. Ez hatalmas előrelépés" - mondta Aguirre.
Mi következik most?
Aguirre szerint a folyamat kétirányú. Először is a szívorganoid egy eddig még nem létező betekintési lehetőséget nyújt a magzati szívfejlődési folyamat rejtelmeibe. "A laboratóriumban a szívorganoidokat jelenleg arra használjuk, hogy a veleszületett szívbetegségeket tanulmányozzuk - ezek az embereket érintő leggyakoribb veleszületett rendellenességek, az újszülöttek 1 százalékát érintik" - mondta Aguirre. "A szívorganoidunkon tanulmányozni tudjuk a veleszületett szívbetegségek eredetét, és megtalálhatjuk, hogy miképpen állítsuk meg a kialakulásukat."
Másrészt a hHO ugyan összetett, de messze áll a tökéletességtől. A kutatócsoportunk számára a további kutatások legfőbb iránya a végleges organoid tökéletesítése. "Az organoidok a magzati szív kis modelljei, amelyek funkcionális és strukturális tulajdonságokkal rendelkeznek" - tette hozzá Israeli. "Ezek még nem olyan tökéletesek, mint a kifejlődött emberi szív. Jelenleg a tökéletesítésen dolgozunk."
Aguirre és kutatócsoportja nagyon izgatott amiatt, hogy milyen sokféle alkalmazási lehetősége van ezeknek a miniatűr szíveknek. A kutatócsoport ezzel lehetővé tette, hogy sokféle szív- és érrendszeri kötődésű betegséget lehessen vizsgálni, úgy, ahogy eddig még sosem.
