Τρισδιάστατα όργανα: Ερευνητές δημιούργησαν οργανοειδή καρδιάς [pic,vid]

Τρισδιάστατα όργανα: Ερευνητές από το Ιατρικό και Οδοντιατρικό Πανεπιστήμιο του Τόκιο (TMDU) χρησιμοποιούν εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού για να δημιουργήσουν τρισδιάστατα λειτουργικά καρδιοειδή οργανοειδή που μοιάζουν με την αναπτυσσόμενη καρδιά. Η ανάπτυξη της καρδιάς όπως συμβαίνει in vivo, ή σε έναν ζωντανό οργανισμό, είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που παραδοσιακά ήταν δύσκολο να μιμηθεί in vitro, ή στο εργαστήριο. Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές ανέπτυξαν τρισδιάστατα λειτουργικά καρδιοειδή οργανοειδή από εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα ποντικού που μοιάζουν πολύ με την αναπτυσσόμενη καρδιά.

Η καρδιά αποτελείται από πολλαπλά στρώματα ιστού συμπεριλαμβανομένων πολλών διαφορετικών τύπων κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των καρδιακών μυών που λειτουργούν, των κυττάρων του συνδετικού ιστού και των κυττάρων που αποτελούν τα αιμοφόρα αγγεία. Αυτά τα κύτταρα συνεργάζονται για να διασφαλίσουν τη σωστή λειτουργία της καρδιάς και συνεπώς τη συνεχή παροχή φρέσκου, οξυγονωμένου αίματος στο υπόλοιπο σώμα. Η μελέτη όλων των μορφών καρδιακών παθήσεων στο εργαστήριο και η ανάπτυξη νέων φαρμάκων για τη θεραπεία αυτών των ασθενειών απαιτούν μοντέλα ασθενειών που μοιάζουν πολύ με την πραγματική καρδιά. Ενώ έχει καταβληθεί προσπάθεια για την παραγωγή κυττάρων καρδιακών μυών in vitro, αυτά τα κύτταρα παρουσιάζονται ως συσσωματώματα χωρίς την οργάνωση των ιστών να φαίνεται in vivo.

«Παρά την φαινομενικά απλή λειτουργία της, η καρδιά είναι ένα πολύπλοκο όργανο με μια ακόμη πιο περίπλοκη δομή », λένε οι αντίστοιχοι συγγραφείς της μελέτης καθηγητές Jiyoung Lee και Fumitoshi Ishino. “Για να επιτύχουμε αυτό το επίπεδο δομικής πολυπλοκότητας, κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, η καρδιά εκτίθεται σε μυριάδες σήματα. Θέλαμε να αξιοποιήσουμε τις γνώσεις μας για τα μόρια σηματοδότησης κατά τη διάρκεια της καρδιακής ανάπτυξης και να δημιουργήσουμε καρδιοειδή οργανοειδή που μοιάζουν με την αναπτυσσόμενη καρδιά πιο στενά από τις τρέχουσες τεχνικές”.

Για να επιτύχουν το στόχο τους, οι ερευνητές εξέτασαν τους παράγοντες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη της καρδιάς in vivo και εικάζουν ότι ο αυξητικός παράγοντας 4 ινοβλαστών πρωτεΐνης (FGF4) και ένα σύμπλοκο που αποτελείται από τις πρωτεΐνες λαμινίνη και εντακτίνη (σύμπλεγμα LN / ET), όλοι γνωστά εκφράζονται στην εμβρυϊκή καρδιά, είναι απαραίτητα και επαρκή για να επιτρέψουν δομική ομοιότητα μεταξύ των καρδιακών οργανοειδών και της πραγματικής εμβρυϊκής καρδιάς. Πράγματι, εμβρυϊκά βλαστικά κύτταρα ποντικού που εκτέθηκαν σε FGF4 και LN / ET έδειξαν σημαντική ομοιότητα με την αναπτυσσόμενη καρδιά βάσει δομικών και μοριακών αναλύσεων.

Είναι ενδιαφέρον ότι η διαδικασία ανάπτυξης των καρδιακών οργάνων αντανακλούσε στενά τις μορφολογικές αλλαγές κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής καρδιακής ανάπτυξης in vivo. Μια πιο προσεκτική ματιά στα κυτταρικά συστατικά που αποτελούν τα καρδιακά οργανοειδή αποκάλυψε ότι κύτταρα της εμβρυϊκής καρδιάς, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων και των τεσσάρων θαλάμων καθώς και του συστήματος αγωγιμότητας, υπήρχαν στη δομική οργάνωση που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Είναι σημαντικό ότι τα καρδιοειδή οργανοειδή είχαν λειτουργικές ιδιότητες κοντά στο αντίστοιχο in vivo. “Αυτά είναι εντυπωσιακά αποτελέσματα που δείχνουν πώς η μέθοδος μας παρέχει ένα βιομιμητικό μοντέλο της αναπτυσσόμενης καρδιάς χρησιμοποιώντας ένα μάλλον απλό πρωτόκολλο. Αυτό το εργαλείο θα μπορούσε να είναι χρήσιμο στη μελέτη των μοριακών διαδικασιών κατά τη διάρκεια της καρδιακής ανάπτυξης και στην ανάπτυξη και δοκιμή νέων φαρμάκων κατά των καρδιακών παθήσεων”. λένε οι καθηγητές Lee και Ishino.