Щоб зробити тривимірну подобу серця, клітини серцевого м'яза посадили на пружний полімерний циліндр.
Щоб краще зрозуміти, як працюють людські органи, дослідники останнім часом створюють так звані органоїди: зі стовбурових клітин вирощують крихітні подоби шлунка, шкіри, нирок, кишечника тощо. Користь від органоїдів у тому, що в них є різні клітини, організовані в просторову структуру. Звичайно, органоїд - далеко не те ж саме, що справжній великий орган, але він набагато більше схожий на нього, ніж лабораторна культура клітин. З органоїдом можна виконувати різні експерименти, які інакше і не зробиш: наприклад, міні-органам можна давати різні токсини, тільки що розроблені ліки тощо.
Але є один орган, для якого органоїд досі зробити не виходить - це серце. Всі спроби виростити міні-серце закінчуються просто грудкою скорочених клітин, у яких немає ніякої просторової структури. Правда, майже рік тому ми писали, що у дослідників з Інституту молекулярної біотехнології Австрійської академії наук серцевий органоїд вийшов, але схожий він був на серці двадцятип'ятиденного ембріона.
Співробітники Бостонського університету спробували вирішити проблему іншим шляхом: вони сконструювали міні-серце з клітин, посаджених на гнучку основу, яка виглядала як порожній циліндр з решітчастими стінками; стінки були зроблені зі складного полімеру, обробленого лазером. У камері був отвір, до якого підходили тонкі трубки, а сам отвір замикав клапан, на зразок тих, які є в серці. Сенс серцевих клапанів у тому, щоб забезпечувати односпрямований струм крові, щоб вона не відтікала назад у ту посудину, з якої прийшла - і штучний клапан у полімерній камері працював так само.
Загалом конструкція нагадувала серцевий шлуночок, тільки дуже маленький, розміром всього 3 см2. Щоб він почав скорочуватися, на стінки камери садили серцеві клітини, вирощені з індукованих стовбурових клітин людини. Нагадаємо, що індуковані стовбурові клітини отримують зі звичайних спеціалізованих клітин шкіри, або крові, або ще якихось: їх обробляють спеціальним молекулярним коктейлем, щоб вони забули свої функції і звернулися в дитинство, тобто стали стовбуровими клітинами, здатними перетворюватися на кого завгодно. Потім їм дають нові молекулярні інструкції, що спрямовують їх розвиток в ту чи іншу сторону - наприклад, у бік кардіоміоцитів, тобто клітин серцевого м'яза. Кардіоміоцити в полімерній камері почали скорочуватися, і кров - точніше, рідина, яку поки що використовували в експериментах замість крові - пішла через міні-серце.
Полімерний каркас не просто дав форму групі клітин, він ще й забезпечив їм належне навантаження. Щоб серцевий органоїд був якомога більш схожий на справжнє серце, клітини повинні працювати, причому в тій же мірі, що і клітини в справжньому міокарді. Налаштувавши параметри полімерних запчастин у цьому пристрої, можна створити серцевим клітинам умови роботи, найбільш близькі до реальності. І тоді всі експерименти з ними будуть давати більш-менш достовірні результати. До речі, таке міні-серце можна використовувати і в клінічних дослідженнях: наприклад, взявши у людини клітини шкіри, перетворивши їх на серцеві клітини і посадивши на полімерну пружинну стінку, можна дізнатися, чи все нормально у нього з серцем на клітинному рівні.