Блог

Aug 31, 2023

Каркас из нанопроволоки поддерживает искусственную ткань сердца

Используя каркас из проводящих кремниевых нанопроволок, исследователи из США разработали искусственную ткань сердца, которую, по их словам, можно легко трансплантировать в естественные ткани. Под руководством Ин Мэй

Используя каркас из проводящих кремниевых нанопроводов, исследователи из США разработали искусственную ткань сердца, которую, по их словам, можно легко трансплантировать в естественные ткани. Команда, возглавляемая Ин Мэй из Университета Клемсона, надеется, что ее метод может изменить правила игры в глобальных усилиях по лечению болезней сердца.

По данным Всемирной организации здравоохранения, сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смертности во всем мире, унося около 17,9 миллионов жизней каждый год. Одна из основных причин, по которой эти состояния настолько распространены, заключается в том, что клетки сердца имеют ограниченную способность к самовосстановлению при повреждении, что затрудняет разработку эффективных методов лечения для исследователей.

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

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 повторяют структуру и функции реального органа.

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

В своем исследовании команда Мэй изучала, можно ли заставить сердечные органоиды сокращаться в регулярных ритмах, выращивая ткани в каркасах, сделанных из электропроводящих кремниевых нанопроволок.

В биологических приложениях кремний предлагает множество преимуществ по сравнению с другими проводящими наноматериалами. В ходе серии испытаний на сердечной ткани на крысах команда показала, что материал биосовместим, биоразлагаем, имеет легко настраиваемую проводимость и легко регулируемые размеры и поверхности – все это имеет жизненно важное значение для обеспечения наибольшего шанса на успех имплантированный органоид.

Посредством тщательно контролируемого процесса Мэй и его коллеги создали органоид из смеси клеток сердца, полученных из стволовых клеток, клеток стромальной соединительной ткани и эндотелиальных клеток, выстилающих стенки кровеносных сосудов.

Ультратонкая электронная татуировка обеспечивает непрерывный мониторинг сердца

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 регулярный ритм сокращений.

Когда исследователи ввели свои нанопроволочные органоиды в сердца крыс, они зафиксировали гораздо более высокий уровень выживаемости клеток по сравнению с непроволочными органоидами. 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 удастся воссоздать с помощью органоидов, выращенных из стволовых клеток человека, это может проложить путь к методам лечения, которые позволят тканям сердца пациентов регенерировать и восстанавливать свою полную функцию. В свою очередь, использование каркасов из кремниевых нанопроволок может в конечном итоге привести к созданию новых методов лечения, адаптированных к различным типам заболеваний сердца, с потенциалом спасти миллионы жизней.

Исследование описано в журнале Science Advances.