Funkčný model srdcovej komory. . (Sargol Okhovatian) Hoci výskum liečby kardiovaskulárnych chorôb má za sebou dlhú cestu v posledných desaťročiach si srdcové problémy stále vyžiadajú životy takmer 18 miliónov ľudí po celom svete každý rok.
Malý pracovný model ľudskej komory by mohol otvoriť novú pôdu vo vývoji nových liekov a terapií a pri štúdiu vývoja kardiovaskulárnych stavov, čo by výskumníkom poskytlo etickú a presnejšiu alternatívu k existujúcim prístupom.
Výskumníci z University of Toronto a University of Montreal v Kanade reverzne skonštruovali milimeter dlhú (0,04 palca) nádobu, ktorá nielen bije ako skutočná, ale pumpuje tekutinu rovnako ako svalová výstupná komora srdca ľudského embrya.
„S naším modelom môžeme merať ejekčný objem – koľko tekutiny sa vytlačí zakaždým, keď sa komora stiahne – ako aj tlak tejto tekutiny,“ hovorí Biomedicínsky inžinier University of Toronto, Sargol Okhovatian.
'Oboje bolo takmer nemožné získať s predchádzajúcimi modelmi.'
Zvyčajne existuje len niekoľko možností na štúdium spôsobov, ako choré alebo zdravé srdce vedie krv.
Orgány, ktoré už nie sú plne funkčné, ako napríklad tie, ktoré boli odstránené pri pitve, poskytujú autentickosť bez aktivity. Tkanivové kultúry môžu poskytnúť okno do biochemickej funkčnosti, ale úplne nezachytávajú hydrauliku trojrozmernej pulzujúcej hmoty.
Zvierací model umožňuje výskumníkom testovať, ako živé srdce funguje ako pumpa pod vplyvom novo vyvinutých liečebných postupov, ale nie je to vždy najetickejšia možnosť.
Pripojenie k vlne3D modely častí telaktoré sa vyvíjajú a správajú tak, ako to príroda zamýšľala (bez toho, aby sa rozvinuli do plne funkčných orgánov), tento nový orgán podobný srdcu bol vypestovaný v laboratóriu s použitím zmesi syntetických a biologických materiálov.
Samotné bunky boli odvodené z kardiovaskulárnych tkanív mladých potkanov a potom pestované na vrstve skeletu vytlačenej z polyméru s drážkami na riadenie rastu tkaniva.
Táto plochá sieťka prinútila štruktúru napodobniť zarovnanie vlákien srdcového svalu ľudskej ľavej komory – objemnej poslednej komory, ktorá jedným mocným stlačením spustí krv do aorty.
Aby sa trojvrstvový zväzok srdcových buniek zmenil na niečo, čo sa viac podobá pulzujúcej komore, tím použil kužeľovitý hriadeľ, ktorý nazvali tŕň. Rýchly presun vzorky tkaniva a presto – jednoduchá komora. Všetko, čo bolo potrebné na to, aby táto biedna trubica buniek srdcového svalu porazila, bola séria malých elektrických výbojov.
'Doteraz bolo len niekoľko pokusov vytvoriť skutočne 3D model komory, na rozdiel od plochých vrstiev srdcového tkaniva,' hovorí hlavná autorka Milica Radisic, chemička z University of Toronto.
„Prakticky všetky boli vyrobené z jednej vrstvy buniek. Ale skutočné srdce má veľa vrstiev a bunky v každej vrstve sú orientované pod rôznymi uhlami. Keď srdce bije, tieto vrstvy sa nielen sťahujú, ale aj krútia, trochu ako keď skrúcate uterák, aby ste z neho vyžmýkali vodu. To umožňuje srdcu pumpovať viac krvi, ako by inak pumpovalo.“
S vnútorným priemerom len pol milimetra (0,02 palca) nádoba sotva dokáže vytlačiť tekutinu pri tlaku približne 5 percent srdca dospelého človeka.
Napriek tomu je tento model skvelým dôkazom konceptu, ktorý by sa mohol časom rozšíriť tak, aby zahŕňal viac vrstiev tkaniva, aby predstavoval silnejší systém.
Je dokonca možné, že časom bude možné odstrániť lešenie a začleniť zmes tkanív ľudského pôvodu, čím sa nielen zlepší štruktúra ako model, ale povedie cesta k plne funkčnému, transplantovateľnému orgánu.
'S týmito modelmi môžeme študovať nielen funkciu buniek, ale aj funkciu tkanív a orgánov, a to všetko bez potreby invazívnej chirurgie alebo experimentovania na zvieratách,' hovorí Radisic.
'Môžeme ich použiť aj na skríning veľkých knižníc kandidátskych molekúl liečiv na pozitívne alebo negatívne účinky.'
Tento výskum bol publikovaný v r Pokročilá biológia .