Tim sa Tehničkog univerziteta u Minhenu (TUM) indukovao je matične ćelije da oponašaju razvoj ljudskog srca. Rezultat je neka vrsta „mini srca“ poznatog kao organoid. To će omogućiti proučavanje najranije faze razvoja našeg srca i olakšati istraživanje bolesti.
Ljudsko srce počinje da se formira otprilike tri nedelje nakon začeća. Ovo stavlja ranu fazu razvoja srca u vreme kada žene često još uvek nisu svesne svoje trudnoće. To je jedan od razloga zašto još uvek imamo malo znanja o mnogim detaljima o tome kako se srce formira. Nalazi studija na životinjama nisu u potpunosti prenosivi na ljude. Organoid razvijen u TUM-u mogao bi se pokazati od pomoći istraživačima.
Tim koji radi sa Alesandrom Moreti, profesorkom regenerativne medicine za kardiovaskularne bolesti, razvio je metod za pravljenje vrste „mini-srca“ koristeći pluripotentne matične ćelije. Oko 35.000 ćelija se okreće u sferu u centrifugi. Tokom perioda od nekoliko nedelja, različiti signalni molekuli se dodaju ćelijskoj kulturi prema fiksnom protokolu.
„Na ovaj način oponašamo signalne puteve u telu koji kontrolišu razvojni program srca“, objašnjava Alesandra Moreti. Grupa je sada objavila svoj rad u časopisu Nature Biotechnologi sa pratećom studijom objavljenom u Nature Communications.
Dobijeni organoidi su prečnika oko pola milimetra. Iako ne pumpaju krv, mogu se stimulisati električnom energijom i sposobne su da se kontrahuju kao ljudske srčane komore. Prof. Moreti i njen tim su prvi istraživači na svetu koji su uspešno stvorili organoid koji sadrži i ćelije srčanog mišića (kardiomiocite) i ćelije spoljašnjeg sloja srčanog zida (epikarda). U mladoj istoriji srčanih organoida — prvi su opisani 2021. godine — istraživači su ranije stvarali samo organoide sa kardiomiocitima i ćelijama iz unutrašnjeg sloja srčanog zida (endokarda).
„Da bi se razumelo kako se formira srce, ćelije epikarda su odlučujuće“, kaže dr Ana Majer, prva autorka studije. „Od ovih ćelija se formiraju i drugi tipovi ćelija u srcu, na primer u vezivnom tkivu i krvnim sudovima. Epikard takođe igra veoma važnu ulogu u formiranju srčanih komora.“ Tim je na odgovarajući način nazvao nove organoide „epikardioidi“.
Zajedno sa metodom za proizvodnju organoida, tim je prijavio svoja prva nova otkrića. Analizom pojedinačnih ćelija utvrdili su da se prekursorske ćelije tipa koji je tek nedavno otkriven kod miševa formiraju oko sedmog dana razvoja organoida. Od ovih ćelija se formira epikardijum. „Pretpostavljamo da ove ćelije postoje i u ljudskom telu — makar samo nekoliko dana“, kaže prof. Moreti.
Ovi uvidi takođe mogu ponuditi naznake zašto se srce fetusa može popraviti, što je sposobnost skoro u potpunosti odsutna u srcu odraslog čoveka. Ovo znanje bi moglo pomoći u pronalaženju novih metoda lečenja srčanih udara i drugih stanja.
Tim je takođe pokazao da se organoidi mogu koristiti za istraživanje bolesti pojedinih pacijenata. Koristeći pluripotentne matične ćelije pacijenta koji pati od Noonanovog sindroma, istraživači su proizveli organoide koji su oponašali karakteristike stanja u Petrijevoj posudi. U narednim mesecima tim planira da koristi uporedive personalizovane organoide za istraživanje drugih urođenih srčanih mana.
Uz mogućnost emulacije srčanih stanja u organoidima, lekovi bi se mogli direktno testirati na njima u budućnosti. „Moguće je zamisliti da bi takvi testovi mogli da smanje potrebu za eksperimentima na životinjama kada se razvijaju lekovi“, kaže Alesandra Moreti.
Istraživači su registrovali međunarodni patent za proces stvaranja srčanih organoida. Epikardioidni model je jedan od nekoliko organoidnih projekata na TUM-u. U Centru za organoidne sisteme sarađivaće radne grupe iz različitih odeljenja i katedri. Oni će sprovesti interdisciplinarna istraživanja pankreasa, mozga i organoida srca sa najsavremenijim imidžingom i ćelijskom analizom kako bi proučavali formiranje organa, raka i neurodegenerativnih bolesti i postigli napredak medicine sa ljudskim 3D sistemima.
