Каркас из нанопроволоки поддерживает искусственную ткань сердца

Каркас из нанопроволоки поддерживает искусственную ткань сердца

Отметка времени: 22 августа 2023 г., 3:04

Кардиограмма
Органоидный каркас: нанопроволоки на основе кремния ускорили развитие стволовых клеток в здоровые, хорошо функционирующие ткани сердечного ритма. (Предоставлено: iStock/gimbat)

Используя каркас из проводящих кремниевых нанопроволок, исследователи в США разработали искусственную ткань сердца, которую, по их словам, можно легко пересадить в естественную ткань. Под руководством Ин Мэй Команда из Университета Клемсона надеется, что ее метод может изменить правила игры в глобальных усилиях по лечению болезней сердца.

В совокупности сердечно-сосудистые заболевания являются ведущей причиной смерти во всем мире, унося примерно 17.9 миллиона жизней ежегодно, по данным Всемирной организации здравоохранения. Одна из основных причин, по которой эти состояния настолько распространены, заключается в том, что клетки сердца имеют ограниченную способность к регенерации при повреждении, что особенно затрудняет разработку эффективных методов лечения для исследователей.

Одним из наиболее многообещающих достижений в исследованиях болезней сердца является использование сердечных клеток, полученных из стволовых клеток, которые обычно вводят непосредственно в поврежденную сердечную мышцу. До сих пор этот метод использовался для восстановления сердечного сокращения у нескольких различных видов животных, но он еще далек от того, чтобы стать жизнеспособным с медицинской точки зрения методом лечения. Среди факторов, сдерживающих эту технику, можно назвать низкую выживаемость инъецированных клеток и ограниченное восстановление полноценной функции сердца, особенно регулярного ритма его сокращений.

Миниатюрные органоподобные структуры

В последнее время прогресс в лечении стволовыми клетками был достигнут для множества других органов, включая мозг, легкие и сетчатку. Каждое из этих исследований включало трансплантацию органоидов. Это миниатюрные органоподобные структуры, которые можно вырастить в лаборатории из стволовых клеток и которые воспроизводят структуру и функции настоящего органа.

Хотя сердечные органоиды уже зарекомендовали себя как отличная платформа для моделирования сердечных заболеваний и тестирования новых лекарств, их потенциал для лечения сердечных заболеваний все еще требует дальнейшего изучения.

В своем исследовании команда Мэя исследовала, можно ли заставить сердечные органоиды сокращаться в регулярных ритмах, выращивая ткань в каркасах, сделанных из электропроводящих кремниевых нанопроволок.

Биосовместимый и биоразлагаемый

В биологических приложениях кремний предлагает множество преимуществ по сравнению с другими проводящими наноматериалами. С помощью серии тестов на ткани сердца у крыс команда показала, что материал является биосовместимым, биоразлагаемым, имеет легко регулируемую проводимость, а также легко регулируемые размеры и поверхности — все это жизненно важно для обеспечения наибольшего шанса на успех для исследования. имплантированный органоид.

С помощью тщательно контролируемого процесса Мэй и его коллеги создали органоид из смеси сердечных клеток, полученных из стволовых клеток, стромальных клеток соединительной ткани и эндотелиальных клеток, которые выстилают стенки кровеносных сосудов.

В ходе эксперимента эти клетки собрались вокруг предварительно сконструированного кремниевого каркаса, образовав нанопроволочный органоид. Как и надеялась команда, эта миниатюрная ткань выполняла многие из наиболее важных функций сердца, включая его регулярный ритм сокращений.

Когда исследователи вводили органоиды с нанопроволокой в ​​сердце крысы, они зафиксировали гораздо более высокую выживаемость клеток по сравнению с органоидами без проволок. Это ускорило развитие его стволовых клеток в здоровую, хорошо функционирующую сердечную ткань.

Команда Мэй надеется, что ее исследование может стать важной вехой на пути к созданию новых методов лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Если тот же успех можно будет повторить с органоидами, выращенными из стволовых клеток человека, это может проложить путь к методам лечения, которые позволят тканям сердца пациентов регенерировать и восстановить свою полную функцию. В свою очередь, использование каркасов из кремниевых нанопроволок может в конечном итоге привести к новым методам лечения, адаптированным к различным типам сердечных заболеваний, которые могут спасти миллионы жизней.

Исследование описано в Наука развивается.

Отметка времени:

Больше от Мир физики