Napredni organoidni sistem ljudskog srca može se koristiti za modeliranje razvoja embrionalnog srca u uslovima sličnim pregestacijskom dijabetesu, izvještavaju istraživači u časopisu Izveštaji o matičnim ćelijama.
Organoidi rekapituliraju obeležja kongenitalne bolesti srca izazvane pregestacijskim dijabetesom koja se nalazi kod miševa i ljudi. Nalazi su takođe pokazali da su stres endoplazmatskog retikuluma (ER) i neravnoteža lipida kritični faktori koji doprinose ovim poremećajima, koji se mogu poboljšati izlaganjem omega-3.
„Nova primenjena organoidna tehnologija zasnovana na matičnim ćelijama omogućiće fiziološki relevantne studije na ljudima, omogućavajući nam da zaobiđemo životinjske modele i dobijemo više informacija o relevantnim mehanizmima bolesti, ubrzavajući otkrivanje lekova i medicinsko prevođenje“, kaže viši autor studije Aitor Agire.
Urođena srčana bolest je najčešća vrsta urođenih mana kod ljudi. Pregestacijski dijabetes—dijabetes koji pogađa majku pre i tokom prvog trimestra trudnoće—je važan faktor koji doprinosi urođenim srčanim oboljenjima i prisutan je u značajnoj, rastućoj populaciji dijabetičara reproduktivnog uzrasta.
Novorođenčad od majki sa pregestacijskim dijabetesom može imati do 12 puta povećan rizik od urođenih srčanih bolesti. Nažalost, pregestacijski dijabetes je teško klinički tretirati zbog osetljivosti embriona u razvoju na oscilacije glukoze i predstavlja kritičan zdravstveni problem za majku i fetus.
Ograničen pristup ljudskim tkivima za istraživanje ranih stadijuma bolesti rezultirao je preteranim oslanjanjem na životinjske modele. Ali ostaje nejasno u kojoj meri modeli glodara rekapituliraju abnormalnosti prisutne kod ljudi, s obzirom na kritične razlike vrsta u veličini srca, fiziologiji srca, elektrofiziologiji i bioenergetici.
Pored toga, modeli glodara i mnogi modeli ćelija in vitro oslanjaju se na agresivna dijabetička stanja, što dovodi do preteranih karakteristika koje možda nisu klinički relevantne.
„Napredak u biotehnologiji i bioinženjeringu omogućava stvaranje ljudskih mini organa in vitro“, kaže Agire. „Ovi mini organi se trenutno mogu koristiti za mnogo bolje razumevanje ljudskih bolesti bez nedostataka životinjskih modela.“
U novoj studiji, Aguirre i njegov tim koristili su napredni model organoida srca izveden iz ljudskih pluripotentnih matičnih ćelija. Ovaj model rekapitulira razvoj ljudskog srca tokom prvog trimestra, uključujući kritične korake kao što su formiranje komore, vaskularizacija, organizacija srčanog tkiva i relevantni tipovi srčanih ćelija.
Da bi specifično modelirali efekte pregestacionog dijabetesa, istraživači su modifikovali uslove kulture kako bi tačno odražavali prijavljeni fiziološki nivoi glukoze i insulina kod pacijenata.
Nastali srčani organoidi pregestacionog dijabetesa (PGDHO) razvili su karakteristike koje su primećene u prethodnim studijama na miševima i ljudima. Na primer, organoidi ljudskog srca kod dijabetičara bili su veći, što ukazuje na znake hipertrofije srca – prvi znak pregestacionog dijabetesa kod majke. Ovo zapažanje je potvrđeno proučavanjem veličine kardiomiocita.
PGDHO su takođe pokazali aritmije i smanjenje frekvencije otkucaja, što je primećeno kod novorođenih pacova od majki sa dijabetesom. Pored toga, jednoćelijska transkriptomska analiza PGDHOs otkrila je smanjenje broja kardiomiocita, značajno proširenje tkiva na spoljašnjoj površini srca i odsustvo dobro razvijene vaskulature u ranim fazama razvoja.
PGDHO su takođe pokazali povećanu akumulaciju reaktivnih vrsta kiseonika (ROS), otkrivajući povećan oksidativni stres i oticanje mitohondrija – takođe obeležja dijabetičkih embrionalnih srčanih stanja.
