Σπουδαίο επιστημονικό επίτευγμα: Δημιούργησαν καρδιά ενήλικου ανθρώπου από βλαστοκύτταρα (ΒΙΝΤΕΟ)

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κολούμπια κατάφεραν να συντομεύσουν χρονικά τη διαδικασία που συνήθως χρειάζεται εννέα μήνες και πέτυχαν πλήρη μετάβαση των πολυδύναμων βλαστοκυττάρων του αίματος σε καρδιακή ωριμότητα.

Η μεθοδολογία τους έχει στόχο τον σχηματισμό ανθρώπινου καρδιακού ιστού από τα αρχικά στάδια των πολυδύναμων βλαστοκυττάρων του αίματος που έχουν εξαχθεί από καρδιομυοκύτταρα, αμέσως μόλις αυτά έχουν αρχίσει τις αυθόρμητες συσπάσεις, υποβάλλοντας τα κύτταρα που είναι ενθυλακωμένα σε υδρογέλη σε όλο και πιο έντονη φυσική ρύθμιση.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πρώιμου σταδίου καρδιομυοκύτταρα από ανθρώπινα βλαστοκύτταρα που εξήγαγαν από δείγματα αίματος. Στη συνέχεια τα «εγκλώβισαν» στην υδρογέλη ώστε να σχηματιστεί μια αρχική ιστολογική δομή πέριξ δύο ελαστικών πυλώνων. Οι ιστοί καλλιεργήθηκαν σε μια πλατφόρμα με πολλούς θαλάμους, στην οποία στη συνέχεια εφάρμοσαν ηλεκτρισμό ώστε να υπάρξει παλμική κίνηση, όπως δηλαδή συμβαίνει και στον φυσικό καρδιακό μυ.

Επιπρόσθετα με τον περιβαλλοντικό έλεγχο και την εφαρμογή μοριακών και φυσικών ρυθμιστικών παραγόντων, η πλατφόρμα επέτρεψε επίσης την πραγματοποίηση οπτικών μετρήσεων πολλών λειτουργικών ιδιοτήτων. Η επιστημονική ομάδα ανέπτυξε και μεθόδους και λογισμικό για τη μέτρηση της συχνότητας, του πλάτους, της δύναμης των συστολών και της διάδοσης του σήματος ασβεστίου, μεταξύ άλλων σημαντικών ιδιοτήτων των ιστών και της ανταπόκρισης στα φάρμακα.

Καινοτομία της επιστημονικής ομάδας είναι ότι για ήπιο μηχανικό τέντωμα, όπως στην αναπτυσσόμενη εμβρυϊκή καρδιά, εφάρμοσε ένα ειδικό σχήμα ηλεκτρομηχανικής μάλαξης αυξάνοντας την τη συχνότητα των ηλεκτρικά επαγόμενων συσπάσεις λίγο λίγο κάθε μέρα. Αυτό ανάγκασε τον τεχνητό μυ να δουλεύει όλο και περισσότερο καθημερινά. Ο στόχος ήταν να δουν οι επιστήμονες αν η τεχνική αυτή καρδιά μπορεί να ανταποκριθεί το ίδιο με την φυσική στο αυξανόμενο φορτίο και να περάσει από την εμβρυϊκή στη μεταγεννητική φάση.

Και πράγματι η μέθοδος ήταν αποτελεσματική αφού οι ερευνητές παρατήρησαν αλλαγές σε όλα τα επίπεδα, που οδηγούσαν σε γρήγορη και άνευ προηγουμένου ωρίμανση της ιστολογικής δομής, του μεταβολισμού και της λειτουργίας. Με μόλις τέσσερις εβδομάδες καλλιέργειας, οι ιστοί εμφάνισαν προφίλ γονιδιακής έκφρασης όπως στον ενήλικο καρδιακό καρδιακό μυ, εξαιρετικά οργανωμένη υπερδομή και ένα πλήθος λειτουργικών χαρακτηριστικών που παρατηρούνται στον ώριμο ανθρώπινο καρδιακό μυ.

Αυτές περιλάμβαναν το φυσιολογικό μήκος του σαρκομερούς (μηχανισμός σύσφιξης του κυττάρου), φυσιολογική πυκνότητα των μιτοχονδρίων (ενεργειακό εργοστάσιο του κυττάρου), παρουσία εγκάρσιων σωληναρίων (κρίσιμα, προηγουμένως αδιάγνωστα χαρακτηριστικά της κυτταρικής μεμβράνης που βοηθούν το κύτταρο να ανταποκρίνεται γρήγορα στις αλλαγές στο ασβέστιο και στα σήματα μετάδοσης), μετάβαση στον οξειδωτικό μεταβολισμό και λειτουργικό χειρισμό του ασβεστίου.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι μπορούν να χρησιμοποιήσουν τον ώριμο ανθρώπινο καρδιακό μυ για να μελετήσουν τον φαινότυπο κάποιων καρδιακών παθήσεων, όπως η παθολογική υπερτροφία της καρδιάς ή η μειωμένη συσταλτικότητα που σχετίζεται με μεταλλάξεις στο κανάλι ασβεστίου.

Μάλιστα, όπως σημειώνει το in.gr, επεκτείνουν την έρευνα τους για να κατανοήσουν καλύτερα τη μηχανιστική βάση της καρδιακής νόσου και την καρδιοτοξικότητα που προκαλούν τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία άλλων οργάνων. Το έργο τους θα μπορούσε να διευκολύνει την ανακάλυψη νέων θεραπευτικών στόχων και να οδηγήσει σε νέες καρδιοπροστατευτικές ή θεραπευτικές μεθόδους θεραπείας.