Udało się odtworzyć kawałek ludzkiego serca

Fragment serca, z którego usunięto komórki mięśniowe naukowcy zdołali zregenerować dzięki komórkom macierzystym – informuje serwis „EurekAlert”.

Aby odbudować fragment mięśnia sercowego, zespół Haralda Otta z Massachusetts General Hospital (MGH) posłużył się pluripotencjalnymi komórkami macierzystymi.

W roku 2008 Ott opracował metodę rekonstrukcji narządów polegającą na usuwaniu z nich żywych komórek za pomocą roztworu detergentu, a następnie ponownym zasiedlaniu pozostałego szkieletu łącznotkankowego odpowiednimi komórkami. Od tego czasu jego zespół wykorzystał tę procedurę do wytworzenia szczurzych nerek oraz płuc. Naukowcy zdołali także usunąć żywe komórki z serc, płuc oraz nerek dużych zwierząt.

Trójwymiarowe rusztowanie

Kolejnym krokiem były eksperymenty na ludzkich tkankach. Naukowcy wykorzystali 73 serca pochodzące z New England Organ Bank (narządy te okazały się nieprzydatne do transplantacji). Część pochodziła od osób, w przypadku których stwierdzono śmierć mózgową, w pozostałych przypadkach przyczyną było ustanie czynności serca. Z serc usunięto komórki, pozostawiając większość białek strukturalnych. Zachowała się struktura naczyń krwionośnych – zarówno wieńcowych, jak i najmniejszych ich odgałęzień, wyeliminowano natomiast antygeny, których obecność mogłaby doprowadzić do odrzucenia przeszczepu.

Do wytworzenia nowych komórek mięśnia sercowego wykorzystano indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC), które w przyszłości można by uzyskiwać od potencjalnego biorcy przeszczepu. Trzeba było także opracować automatycznie działający bioreaktor, stwarzający komórkom warunki do zasiedlenia łącznotkankowego szkieletu serca.

Aby uzyskać iPSC, zespół z Massachusetts General Hospital posłużył się metodą przeprogramowania komórek skóry za pomocą mRNA. Następnie wywołano ich przemianę w komórki mięśnia sercowego i namnożono w ilości wystarczającej do zastosowań klinicznych, po czym zasiedlono nimi trójwymiarowe rusztowanie powstałe z umieszczonego w detergencie serca.

Stymulacja elektryczna tkanki

Początkowo były to cienkie skrawki serca, później długie na 15 milimetrów włókna. W obu przypadkach po wielodniowej hodowli uzyskano spontanicznie kurczącą się tkankę.

Ostatnim etapem była odbudowa mięśnia sercowego na bazie pozbawionego komórek szkieletu całego serca. 500 milionów uzyskanych z iPSC kardiomiocytów wprowadzono w ścianę lewej komory pozbawionego komórek serca. Na 14 dni całość umieszczono w bioreaktorze, który zarówno dostarczał składników odżywczych, jak i działał czynnikami fizycznymi – na przykład wywierając ciśnienie na komorę. Analiza zregenerowanej tkanki wykazała, że powstały w niej zagęszczenia o budowie odpowiadającej niedojrzałemu mięśniowi sercowemu. Na stymulację elektryczną tkanka reagowała skurczem.

Zdaniem autorów odtworzenie całego ludzkiego serca wymaga jeszcze wieloletnich badań. Trzeba opanować metody wytwarzania komórek mięśnia sercowego na większą skalę – całe serce składa się z dziesiątek miliardów takich komórek. Trwają jednak prace nad „łatkami”, które mogłyby zastąpić tkankę zniszczoną w przebiegu zawału lub niewydolności serca.