Исследователи из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) используют эмбриональные стволовые клетки мыши для создания трехмерных функциональных органоидов сердца, напоминающих развивающееся сердце.
Развитие сердца, происходящее in vivo или в живом организме , представляет собой сложный процесс, который традиционно трудно воспроизвести in vitro или в лаборатории. В новом исследовании ученые из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) разработали трехмерные функциональные органоиды сердца из эмбриональных стволовых клеток мыши, которые очень напоминают развивающееся сердце.
Сердце состоит из нескольких слоев ткани, включая множество различных типов клеток, включая работающую сердечную мышцу, клетки соединительной ткани и клетки, из которых состоят кровеносные сосуды. Эти клетки работают вместе, чтобы обеспечить правильное функционирование сердца и, таким образом, постоянное снабжение остальной части тела свежей, насыщенной кислородом кровью. Для изучения всех форм сердечных заболеваний в лаборатории и разработки новых лекарств для лечения этих заболеваний требуются модели болезней, которые очень похожи на настоящее сердце. Несмотря на то, что были предприняты усилия для создания клеток сердечной мышцы in vitro, эти клетки представлены в виде скоплений без организации ткани, наблюдаемой in vivo.
Этот органоид сердца имеет структуры, подобные предсердиям и желудочкам, а также демонстрирует биение. Фото: Кафедра эпигенетики, TMDU.
«Несмотря на кажущуюся простую функцию, сердце - это сложный орган с еще более сложной структурой» , - говорят соответствующие авторы исследования профессора Джиюнг Ли и Фумитоши Ишино. «Чтобы достичь такого уровня структурной сложности, во время развития сердце подвергается воздействию множества сигналов. Мы хотели извлечь выгоду из наших знаний о сигнальных молекулах во время развития сердца и создать органоиды сердца, которые больше напоминают развивающееся сердце, чем современные методы. "
Для достижения своей цели исследователи изучили факторы, участвующие в развитии сердца in vivo, и предположили, что белок фактора роста 4 фибробластов (FGF4) и комплекс, состоящий из белков ламинина и энтактина (комплекс LN / ET), все из которых являются известные экспрессируются в эмбриональном сердце, необходимы и достаточны для обеспечения структурного сходства между органоидами сердца и реальным эмбриональным сердцем. Действительно, эмбриональные стволовые клетки мыши, подвергшиеся воздействию FGF4 и LN / ET, показали значительное сходство с развивающимся сердцем на основании структурного, а также молекулярного анализа.
