Работающую сердечную мышцу впервые напечатали на 3D-биопринтере

Работающую сердечную мышцу впервые напечатали на 3D-биопринтере

17 июля 2020

Живая модель размером в полтора сантиметра позволит ученым еще дальше продвинуться в изучении функции сердца.

Статья сотрудников отделения биомедицинской инженерии Университета штата Миннесота (США) опубликована в журнале Circulation Research.

Прежние попытки получить функционирующую модель человеческой сердечной мышцы (миокарда) заканчивались неудачей. Ученые перепрограммировали плюрипотентные стволовые клетки, способные превращаться в любые клетки организма, таким образом, чтобы они становились кардиомиоцитами (клетками сердечной мышцы), а затем с помощью 3D-биопринтера распечатывали их внутри трехмерной каркасной структуры, которая называется «внеклеточный матрикс».

Проблема состояла в том, что у кардиомиоцитов отсутствует способность к делению, и потому ученым не удавалось получить достаточно плотную ткань миокарда, который бы мог работать как насос.

Глава отделения биомедицинской инженерии Бренда Огле (Brenda Ogle) и ее коллеги на этот раз пошли иным путем. Они приготовили специальные «биочернила» из белков внеклеточного матрикса, затем смешали эти «чернила» с человеческими плюрипотентными стволовыми клетками и использовали эту смесь, чтобы напечатать на 3D-биопринтере структуру, аналогичную двухкамерной структуре миокарда с входящим и выходящим кровеносными сосудами. Процесс перепрограммирования стволовых клеток в кардиомиоциты был начат только после того, как стволовые клетки размножились внутри структуры, создав достаточно плотную ткань.

Весь процесс занял месяц.

В результате впервые удалось получить функционирующую модель миокарда, в которой все кардиомиоциты сокращаются спонтанно и синхронно, как в настоящем человеческом сердце, перекачивая жидкость, имитирующую кровь. Длина модели составляет около полутора сантиметров, и в дальнейшем ученые планируют поместить ее в организм мыши, чтобы продолжить исследования.

Огле подчеркнула, что такое 3D-моделирование позволит сделать новый шаг в изучении функции сердца. «У нас теперь есть возможность наблюдать, что происходит на клеточном и молекулярном уровне в структуре, максимально приближенной к человеческой сердечной мышце, — пояснила она. — Мы можем имитировать на примере модели различные заболевания и повреждения, а затем изучать эффект от лекарств и других методов терапии».