Биологи вырастили крохотное человеческое сердце из стволовых клеток

Группа ученых из Университета штата Мичиган заявила о разработке протокола выращивания сердечных органоидов из человеческих плюрипотентных клеток. Проще говоря, исследователи смогли вырастить в искусственной среде крохотное сердце: точно такое же, как у эмбриона. И оно даже начало сокращаться. Приблизится ли наука к производству полноценных человеческих органов – разбирался научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: Москва 24/Юлия Иванко

Медицина едва ли не с самого ее зарождения пыталась найти способы замены поврежденных или отсутствующих органов. Индейцы майя изготавливали деревянные протезы пальцев, древние греки пытались конструировать вставные зубы из мрамора. Очень долго принципы замещения органов оставались прежними, менялись только технологии и материалы: люди стали применять титан, керамику, композиты для изготовления искусственных суставов или сердечных клапанов.

На смену протезированию пришла трансплантология – замена больного органа донорским. Этот метод, конечно, гораздо более естественен, чем вживление механизмов, но сложностей и проблем в нем невероятно много: от негативных иммунных реакций до этических и даже религиозных конфликтов.

Но время шло, и ученые задумались о регенеративной медицине: вместо того чтобы заменять поврежденные ткани искусственными материалами, гораздо лучше попытаться вырастить новый живой орган. Конечно, это было бы невозможным без открытия стволовых клеток, способных развиваться в любой орган.

Поначалу такие клетки брали лишь из эмбриональных тканей, но сегодня существует технология индуцирования, когда клетку другого вида перепрограммируют, делая из нее стволовую.

Первым способом "постройки" стал биопринтинг – печать новых органов из живых клеток с помощью 3D-принтеров. Упрощенно это выглядит так: клетки встраивают в особый каркас в виде нужного органа, например ушной раковины, и помещают в питательную среду.

В клетках запускается специализация, и они формируют ткани, которые затем можно пересадить в нужное место. Пока подобные опыты проводят в основном над лабораторными животными, но список достижений впечатляет: ученым удалось вырастить ткани кожи, костей, мышц, сосудов, а также сложные органы – почки, печень, легкие и даже фрагменты мозга.

Фото: Москва 24/Лидия Широнина

Ткани сердца тоже входят в этот список, но недавно наука смогла шагнуть на принципиально новый уровень: был выращен так называемый органоид – заготовка, зачаток полноценного человеческого органа. Группа биотехнологов под руководством Айтора Агирре (Aitor Aguirre) собрала стволовые клетки в шарообразную структуру, а затем с помощью активаторов запускала в ней процесс формирования разных тканей сердца.

В результате получилось крохотное сердце со всеми основными типами клеток и структур: такими как сердечные камеры и коронарные сосуды. Уже на шестой день клеточный шарик начал сокращаться, а к десятому дню его пульс стал регулярным.

Исследовав мини-сердце, ученые убедились, что в своем развитии оно проходит те же стадии, что и сердце человеческого эмбриона, формируя клетки эпикарда, эндотелия, эндокарда и фибробласты.

А самое главное – способ выращивания органоидов довольно прост, не требует дополнительного оборудования и легко воспроизводим.

Конечно, это не означает, что с завтрашнего дня все клиники мира поставят на поток выращивание живых человеческих сердец. Но результат все равно можно назвать настоящим прорывом: теперь специалисты смогут изучать развитие сердца, искать способы лечения его заболеваний, пользуясь моделью, самой близкой к оригиналу из всех существующих.

А там недалеко и до массового производства полноценных органов. Хотя…