Καρδιά: Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Clemson έχει αναπτύξει μια στρατηγική για τη βελτίωση της αποκατάστασης της καρδιάς χρησιμοποιώντας πολυδύναμα καρδιομυοκύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα σε συνδυασμό με βιοαποδομήσιμα και βιοσυμβατά ηλεκτροαγώγιμα νανοσύρματα πυριτίου. Στην εργασία, «Η μεταμόσχευση ανθρώπινου καρδιακού οργανοειδούς με νανοκαλωδίωση επιτρέπει την εξαιρετικά αποτελεσματική ανάκτηση εμφραγμένων καρδιών», που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, οι συγγραφείς περιγράφουν λεπτομερώς πώς τα κύτταρα αυτοσυγκεντρώνονται για να σχηματίσουν οργανοειδή που μιμούνται θεμελιώδεις λειτουργίες σε επίπεδο καρδιακού ιστού και περιέχουν αγγειακά δίκτυα που μειώνουν τον κίνδυνο απόπτωσης κατά τη διάρκεια στέρησης οξυγόνου.
Νανοκαλωδιωμένα καρδιακά οργανοειδή, μικροσκοπικές ζωντανές και συσταλτικές σφαίρες καρδιακού ιστού με ενσωματωμένα μικροσκοπικά σύρματα, κατασκευάστηκαν από πολυδύναμα καρδιομυοκύτταρα που προέρχονται από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα (hPSC-CMs) και καλλιεργήθηκαν μαζί με ηλεκτροαγώγιμα νανοσύρματα πυριτίου (e-SiNWs) έτσι ώστε τα καλώδια στους ιστούς. Οι επεξεργασμένες σφαίρες στη συνέχεια εγχύθηκαν σε κατεστραμμένους και ετοιμοθάνατους ιστούς καρδιών αρουραίων. Αν και η χρήση καρδιακών οργανοειδών για την επισκευή ιστών δεν είναι νέα, υπήρξαν περιορισμοί χαμηλής κατακράτησης κυττάρων στο σημείο επισκευής, που οδηγεί σε μέτριες λειτουργικές βελτιώσεις και προβλήματα επεκτασιμότητας. Η προσθήκη νανοσυρμάτων αύξησε την αγωγιμότητα των ιστών, επιτρέποντάς τους να συγχρονίζονται καλύτερα, διευκολύνοντας την καλύτερη επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων και την ενσωμάτωση με τον υπάρχοντα καρδιακό ιστό. Τα νανοκαλωδιωμένα οργανοειδή πέτυχαν διπλάσια λειτουργική ανάκτηση στους αρουραίους, με μικρότερο αριθμό εμφυτευμένων κυττάρων (~0,5 × 106 hPSC-CMs ανά αρουραίο) σε σύγκριση με προηγούμενες μελέτες χωρίς νανοσύρματα στα hPSC-CMs (~10 × 106 hPSC-CMs ανά αρουραίο ). Η ενσωμάτωση των e-SiNWs δεν επιδείνωσε τις φλεγμονώδεις αποκρίσεις σε υγιείς ρυθμίσεις ή επισκευές βλαβών, όπως αναμενόταν από τη βιοσυμβατή φύση του πυριτίου. Τα νανοκαλωδιωμένα καρδιακά οργανοειδή εμφάνισαν επίσης σημαντικά λιγότερη απόπτωση από τα ασύρματα καρδιακά σφαιροειδή. Αν και ο λόγος δεν ήταν ρητά προφανής, οι συγγραφείς προτείνουν ότι θα μπορούσε να αποδοθεί στο αγγειακό δίκτυο εντός των νανοσυρμάτων οργανοειδών που παρέχουν ένα πιο καρδιοπροστατευτικό μικροπεριβάλλον για την υποστήριξη της επιβίωσης των hPSC-CMs.
Η νέα μέθοδος φαίνεται να εισάγει μια ασφαλή και αποτελεσματική λύση για την ενίσχυση των θεραπευτικών δυνατοτήτων των hPSC-CMs. Για να ξεπεραστούν οι παραδοσιακοί περιορισμοί, με αποτέλεσμα τη βελτιωμένη καρδιακή λειτουργία, τη μεταμόσχευση και την αγγείωση, η μέθοδος θα μπορούσε να γίνει η συμβατική κλινική εφαρμογή των hPSC-CMs στη θεραπεία καρδιακών τραυματισμών και πιθανώς άλλων αγώγιμων ιστών όπως οι σκελετικοί μύες και οι νευρωνικοί ιστοί. Απαιτείται περαιτέρω μελέτη με μεγαλύτερα μεγέθη δειγμάτων και μακροπρόθεσμη παρακολούθηση και για τη διερεύνηση της γονιδιακής έκφρασης των μεταμοσχευμένων οργανοειδών και του μυοκαρδίου του ξενιστή για μια μηχανιστική κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η καρδιακή επιδιόρθωση με τη μεσολάβηση νανοσύρματος καρδιακών οργανοειδών λειτουργεί ως αφομοιωμένος ιστός.