Παλλόμενη «ποντικο-ανθρώπινη» καρδιά

Δημιουργήθηκε με «εκμαγείο» την καρδιά του ποντικού και με χρήση ανθρώπινων βλαστικών κυττάρων

Λονδίνο 

 Αμερικανοί επιστήμονες δημιούργησαν στο εργαστήριο μια πάλλουσα καρδιά ποντικού με χρήση ανθρώπινων βλαστικών κυττάρων. Το νέο επίτευγμα δείχνει τον δρόμο προς τη δημιουργία «οργάνων-ανταλλακτικών», προϊόντων εργαστηρίου για μεταμόσχευση σε ασθενείς.

Η πρώτη μελέτη του είδους

Η καρδιά η οποία αφαιρέθηκε από ένα ποντίκι και «ξεγυμνώθηκε» από τα κύτταρά της ώστε να μείνει μόνο ένα «καλούπι», «ντύθηκε» στη συνέχεια με ανθρώπινα βλαστικά κύτταρα και άρχισε να πάλλεται. Σύμφωνα με τη νέα μελέτη ειδικών από το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπουργκ που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature Communications» είναι η πρώτη φορά που καθίσταται δυνατόν να αρχίσει να ξαναχτυπά η καρδιά ποντικού μετά την προσθήκη ανθρώπινων πρόδρομων καρδιακών κυττάρων.

Συγκεκριμένα οι ερευνητές χρησιμοποίησαν στη μελέτη τους κύτταρα iPS (induced pluripotent stem cells) – πρόκειται για κύτταρα με τις πολυδύναμες ιδιότητες των εμβρυϊκών βλαστικών τα οποία δημιουργούνται μετά από επαναπρογραμματισμό ενηλίκων κυττάρων.

Τα ευρήματα αυτά αναμένεται να οδηγήσουν σε «εξατομικευμένη» χρήση κυττάρων iPS για τη δημιουργία μοσχευμάτων αλλά και οργάνων που θα χρησιμοποιούνται για τις δοκιμές φαρμάκων στο εργαστήριο.

Όπως ανέφερε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας δρ Λέι Γιανγκ «σήμερα περισσότεροι από τους μισούς ασθενείς με καρδιοπάθεια δεν αποκρίνονται στις υπάρχουσες θεραπείες ενώ παράλληλα υπάρχει έλλειψη μοσχευμάτων. Ετσι οι επιστήμονες έχουν στραφεί στην αναγεννητική ιατρική και στη μηχανική ιστών ώστε να βρουν νέες λύσεις για αυτό το σημαντικό πρόβλημα. Η δυνατότητα αντικατάστασης ενός τμήματος ιστού της καρδιάς που έχει καταστραφεί μετά από κάποιο επεισόδιο, ή ακόμη και ολόκληρου του οργάνου, θα μπορεί να βοηθήσει σημαντικά αυτούς τους ασθενείς». 

Στην εικόνα αυτή που έδωσαν στη δημοσιότητα οι ερευνητές παρουσιάζεται ένα στρώμα κυττάρων στον καρδιακό μυ του πειραματόζωου

Η διαδικασία

Προκειμένου να δημιουργήσουν την πάλλουσα «ποντικο-ανθρώπινη» καρδιά οι ερευνητές αφαίρεσαν αρχικώς όλα τα κύτταρα της καρδιάς του ποντικού – μια διαδικασία που διαρκεί περί τις 10 ώρες και λαμβάνει χώρα με χρήση ειδικών παραγόντων.

Στη συνέχεια ενέχυσαν στο «εκμαγείο» που είχε απομείνει κύτταρα MCP (multipotential cardiovascular progenitor cells, πολυδύναμα καρδιαγγειακά πρόδρομα κύτταρα) τα οποία είχαν παραχθεί μετά από επαναπρογραμματισμό κυττάρων iPS. Τα iPS είχαν προκύψει από ενήλικα δερματικά κύτταρα τα οποία ελήφθησαν με βιοψία και είχαν καλλιεργηθεί στο εργαστήριο με ειδικούς αυξητικούς παράγοντες που ενίσχυσαν τη διαφοροποίησή τους. «Η διαδικασία αυτή οδήγησε στη δημιουργία των κυττάρων MCP τα οποία είναι πρόδρομα καρδιακά κύτταρα που στη συνέχεια μπορούν να διαφοροποιηθούν σε τρεις τύπους κυττάρων της καρδιάς – τα καρδιομυοκύτταρα, τα ενδοθηλιακά κύτταρα και τα λεία μυϊκά κύτταρα» εξήγησε ο δρ Γιανγκ και προσέθεσε ότι κανένας μέχρι σήμερα δεν έχει χρησιμοποιήσει κύτταρα MCP για την αναγέννηση της καρδιάς.

Ο ερευνητής τόνισε ότι «όπως φάνηκε από τη μελέτη μας, η εξωκυτταρική μήτρα της καρδιάς που έχει απομείνει αφού έχουν αφαιρεθεί όλα τα κύτταρα του οργάνου, μπορεί να στείλει σήματα ώστε να καθοδηγήσει τα κύτταρα MCP στο να μετατραπούν στα εξειδικευμένα κύτταρα που απαιτούνται για τη σωστή καρδιακή λειτουργία».

40-50 παλμοί το λεπτό

Λίγες εβδομάδες μετά τη μεταμόσχευση των κυττάρων MCP η καρδιά του ποντικού άρχισε να πάλλεται με ρυθμό της τάξεως των 40-50 παλμών το λεπτό.

Η ερευνητική ομάδα αναφέρει ότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες ώστε η καρδιά εργαστηρίου να μπορεί να συστέλλεται και να διαστέλλεται επαρκώς προκειμένου να αντλεί αποτελεσματικά το αίμα. Είναι επίσης απαραίτητο μέσα από περαιτέρω μελέτες να «ξαναχτιστεί» το σύστημα ηλεκτρικής αγωγιμότητας της καρδιάς σωστά ώστε ο καρδιακός παλμός να επιταχύνεται και να επιβραδύνεται ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού.

Σύμφωνα με τον δρα Γιανγκ στο μέλλον ίσως καταστεί εφικτό να λαμβάνονται δερματικά κύτταρα από έναν ασθενή από τα οποία θα προκύπτουν κύτταρα MCP που με τη σειρά τους θα τοποθετούνται σε βιολογικά «καλούπια» οργάνων. Το επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να ανακαλύψουν αν μπορούν να δημιουργήσουν στο εργαστήριο ένα τμήμα ανθρώπινου καρδιακού μυός. «Τα τμήματα αυτά του μυός θα χρησιμοποιούνται για την αντικατάσταση μιας περιοχής που έχει καταστραφεί από έμφραγμα. Αυτός ο στόχος είναι πιο εύκολο να επιτευχθεί αφού δεν απαιτούνται τόσο πολλά κύτταρα όσα χρειάζονται για τη δημιουργία ολόκληρου οργάνου με το μέγεθος της ανθρώπινης καρδιάς».

tovima