Laboratorijoje „plikoje vietoje“ išauginta plakanti žmogaus širdis (Video)

Šie mažutėliai organai yra vos pusės milimetro skersmens, o toje vietoje, kur susiformavo skilvelis, jie yra maždaug milimetrą iškilę virš lėkštelės paviršiaus. Tai – pirmas kartas, kai vien iš kamieninių ląstelių išaugintas trimatis širdį primenantis organas, rašo newscientist.com.

„Plika akimi susitraukimo pamatyti neįmanoma – būtent dėl to jas vadiname mikro-širdimis“, – sakė širdis išauginusios laboratorijos Kalifornijos universitete Berkelyje (JAV) mokslininkas Zhenas Ma.

Kažkiek panašių organų mokslininkams buvo pavykę sukurti ir anksčiau, tik anksčiau širdies trimatė forma būdavo suformuojama iš anksto – tam būdavo panaudojamas arba donoro širdies išvalytas kolageno matriksas, arba trimačiu spausdintuvu atspausdintas rėmas, kuriuose būdavo auginamos širdies ląstelės.

Z. Ma organų auginimui panaudojo indukuotas pluripotentines kamienines ląsteles, gautas įprastines žmogaus odos ląsteles sugrąžinus į pirmykštę, embrioninę būseną.

Paprastai mokslininkai, norėdami tokias kamienines ląsteles „paraginti“ tapti specializuotomis kokio nors organo ląstelėmis, naudoja augimo faktorius. Tačiau Z. Ma tuo neapsiribojo: norėdamas atkartoti fizines jėgas, kurios embrione esančioms kamieninėms ląstelėms parodo, kur augti galima, o kur ne, jis su kolegomis lėkštelėje cheminiais junginiais nubraižė „ribas“, už kurių ląstelėms žengti nebuvo galima.

Tokiu būdu lėkštelėje buvo sukurti mažučiai ląstelių augimo šulinukai, kuriuose buvusios ląstelės buvo priverstos susirinkti į reikiamą konfigūraciją. Šio proceso metu keitėsi ląstelių forma ir buvo imituojamas procesas, vykstantis tikrame embrione formuojantis tikrai širdžiai. Ir dėl to šulinėlių centre esančios ląstelės tapo plakančiomis širdies ląstelėmis – kardiomiocitais.

Įdomu tai, kad kardiomiocitai augo ne tik lėkštelės plokštumoje, bet ir aukštyn bei formavo kupolo pavidalo kiaurymes, primenančias mikroskopinius skilvelius.

Žinoma, mokslininkų tikslas nėra pusės milimetro dydžio širdys – jie nori tuo pačiu principu sukonstruoti pilnavertę, normalaus dydžio širdį: „Mūsų modelis – pirmas žingsnis siekiant sukurti širdį laikantis ląstelių saviorganizacijos principo, be jokių pagalbinių trimačių struktūrą palaikančių medžiagų“, sakė Z. Ma.

Tiesa, ir dabartinės mikroskopinės širdys gali būti naudingos ne tik kaip „mokymosi etapas“: mokslininkai jas galėtų naudoti moksliniuose tyrimuose, pavyzdžiui, siekiant nustatyti, kokie cheminiai junginiai ar vaistai gali sukelti embriono širdies raidos problemas gimdoje.

Jau dabar mokslininkai parodė, kad jų auginamų širdžių raida sutrinka, jeigu mitybinėje terpėje esama talidomido – vaisto, praėjusio amžiau antroje pusėje naudoto nėščiųjų pykinimui slopinti, tačiau sukėlusio milžinišką apsigimimų bangą.

Be to, tuos pačius organų auginimo metodus būtų galima pritaikyti ir kitiems trimačiams organams auginti. Nors jau anksčiau laboratorijoje buvo užauginti mažučiai inkstai, smegenys, akių obuoliai, krūtys ir kepenys, bet, skirtingai nuo pastarojo tyrimo, ląstelės juose sušokdavo į atsitiktinę ląstelių masę, vadinamą organoidu ir nelabai panašią į tikrą organą.

Anot Masačusetso bendrosios ligoninės Bostone (JAV) mokslininko Haraldo Otto, kitas svarbus žingsnis siekiant pažaboti kamieninių ląstelių diferenciaciją mokslininkams reikalinga kryptimi – tai suprasti biomechaninių jėgų poveikį.

„Šis tyrimas labai gražiai keliauja dar netyrinėtomis žemėmis. Jis nuostabiai atkartojo ankstyvą struktūros formavimosi etapą širdies raidoje“, – sakė mokslininkas.

Pilną mokslinį straipsnį galite perskaityti čia.