Iako su istraživanja o liječenju kardiovaskularnih bolesti uznapredovala posljednjih desetljeća, srčani problemi još uvijek godišnje odnose živote gotovo 18 milijuna ljudi diljem svijeta.
Sićušni radni model ljudske klijetke mogao bi otvoriti nove puteve u razvoju novih lijekova i terapija te za proučavanje razvoja kardiovaskularnih bolesti, dajući znanstvenicima etičku i precizniju alternativu postojećim pristupima razvoja lijekova i terapija.
Znanstvenici sa Sveučilišta u Torontu i Sveučilišta u Montrealu u Kanadi obrnutim inženjeringom napravili su komadić srčanog tkiva dužine jednog milimetra, koji ne samo da kuca kao pravo srce, već i pumpa tekućinu poput mišićne izlazne komore srca ljudskog embrija.
S našim modelom možemo mjeriti volumen izbacivanja, odnosno koliko se tekućine istisne svaki put kada se komora steže, kao i tlak te tekućine. Oboje je bilo gotovo nemoguće dobiti s prethodnim modelima, kaže Sargol Okhovatian, biomedicinski inženjer Sveučilišta u Torontu.
Uobičajene metode proučavanja rada srca su ograničene ili etički upitne
Obično postoji samo nekoliko opcija za proučavanje načina na koji bolesno ili zdravo srce pumpa krv.
Organi koji više nisu u potpunosti funkcionalni, poput onih uklonjenih obdukcijom, pružaju autentičnost bez aktivnosti. Kulture takvih tkiva mogle bi pružiti uvid u biokemijsku funkcionalnost, ali ne hvataju u potpunosti hidrauliku trodimenzionalne, pulsirajuće mase.
Životinjski model pak omogućuje istraživačima da testiraju kako živo srce funkcionira kao pumpa pod utjecajem novorazvijenih tretmana, ali nije uvijek etički najbolja opcija.
Korak naprijed
Pridružujući se valu 3D modela dijelova tijela koji se razvijaju i ponašaju baš onako kako je priroda zamislila (bez razvijanja u potpuno funkcionalne organe), ovaj novi organ nalik srcu uzgojen je u laboratoriju korištenjem mješavine sintetičkih i bioloških materijala. Same stanice izvedene su iz kardiovaskularnog tkiva mladih štakora, a zatim su uzgojene na sloju skele od polimera s utorima za usmjeravanje rasta tkiva.
Ta ravna mreža prisilila je strukturu da oponaša poravnanje vlakana srčanog mišića ljudske lijeve klijetke, glomazne završne komore koja izbacuje krv u aortu jednim snažnim stiskom.
Kako bi troslojnu hrpu srčanih stanica pretvorili u nešto što više nalikuje pulsirajućoj komori, tim je koristio osovinu u obliku stošca koju su nazvali trn. Sve što je bilo potrebno da ta sićušna cijev stanica srčanog mišića počne raditi, bio je niz malih električnih šokova.
Do sada je bilo samo nekoliko pokušaja da se stvori istinski 3D model klijetke, za razliku od ravnih listova srčanog tkiva. Gotovo sve one napravljene su od jednog sloja stanica. Ali pravo srce ima puno slojeva, a stanice u svakom sloju su orijentirane pod različitim kutovima. Kada srce kuca, ti se slojevi ne samo skupljaju, već se i uvijaju, pomalo kao kada okrećete ručnik da iz njega iscijedite vodu. To omogućuje srcu da pumpa više krvi nego što bi mu inače bilo moguće, kaže Milica Radišić, kemičarka sa Sveučilišta u Torontu i jedna od autorica studije objavljene u znanstvenom časopisu Advanced Biology.
Odličan dokaz koncepta
S unutarnjim promjerom od samo pola milimetra, ta umjetno proizvedena minijaturna klijetka jedva uspijeva izbaciti tekućinu pri tlaku od oko 5 posto srca odrasle osobe. Ipak, model kanadskih znanstvenika je izvrstan u smislu konceptualnog dokaza i koji bi se s vremenom mogao razviti kako bi uključio više slojeva tkiva te time predstavljao jači sustav.
Čak je moguće da bi se s vremenom skela od polimera mogla ukloniti i ugraditi mješavina tkiva ljudskog podrijetla, ne samo poboljšavajući strukturu kao model, već vodeći put do potpuno funkcionalnog organa koji se može transplantirati.
S ovim modelima možemo proučavati ne samo funkciju stanica, već i funkciju tkiva i organa, a sve to bez potrebe za invazivnom kirurgijom ili pokusima na životinjama. Također ih možemo koristiti za provjeru velikih biblioteka molekula kandidata za lijekove na pozitivne ili negativne učinke, ističe Radišić.
Izvor: Science Alert
