В Китае вырастили ткань сердца как альтернативу кардиостимуляторам

В правом предсердии сердца находится синусовый узел — небольшой кластер клеток, который управляет сердечным ритмом и генерирует электрические импульсы, обеспечивающие скоординированное биение органа. Под действием сигналов нервной системы эти импульсы задают сокращение верхних и нижних камер сердца, чтобы кровь циркулировала по организму.

Если синусовый узел дает сбой, сердце может биться слишком медленно или даже на мгновение останавливаться, нарушая кровоток и создавая серьезные риски для здоровья. В самых тяжелых случаях отказ этого критически важного центра может угрожать жизни и требовать искусственных кардиостимуляторов или экстренного медицинского вмешательства.

Шанхайские ученые создали биостимулятор

Группа ученых в Шанхае разработала выращенный в лаборатории биологический кардиостимулятор, рассчитанный на имитацию естественной системы контроля ритма сердца. Работая с человеческими плюрипотентными стволовыми клетками, способными превращаться во многие типы тканей, исследователи создали трехмерный органоид синусового узла, способный генерировать электрические импульсы, сообщила South China Morning Post.

Чтобы сделать систему более похожей на живую, команда связала органоид с искусственным сердечным сплетением — сетью нервов у основания сердца, которая помогает регулировать сердечную деятельность. Это позволило воспроизвести, как нервная система сообщает с сердцем, и открыло потенциально новые пути для изучения нарушений сердечного ритма и разработки будущих методов лечения, которые могли бы снизить зависимость от электронных кардиостимуляторов.

Исследование, опубликованное в журнале Cell Stem Cell, выполнено учеными из Китайской академии наук и Фуданьского университета. Они сосредоточились на синусовом узле, крошечной части сердца, отвечающей за контроль его ритма, которая из-за малого размера и труднодоступного расположения внутри сердца остается сложной для изучения.

Модель повторила процесс генерации сигналов

Синусовый узел расположен рядом с верхней правой камерой и близко к одной из крупнейших вен организма, поэтому в образцах человеческих тканей к нему редко удается легко получить доступ. Это ограничивает исследования того, как он работает и как развиваются связанные с ним сердечные заболевания.

Исследования на животных, особенно на мышах, не смогли полностью воспроизвести работу естественного кардиостимулятора человеческого сердца. Из-за этих ограничений ученые все чаще обращаются к выращенным в лаборатории моделям синусового узла, чтобы лучше понимать нарушения сердечного ритма и искать новые варианты лечения.

В 2024 году исследование SUNY Downstate Health Sciences University показало потенциал таких моделей для изучения заболеваний и создания биологических кардиостимуляторов. Развивая эту задачу, шанхайские исследователи использовали человеческие плюрипотентные стволовые клетки для создания трехмерного органоида синусового узла, воспроизводя сигналы, обычно наблюдаемые на ранних стадиях развития эмбриона.

Лабораторная ткань смогла обеспечивать стабильное и спонтанное биение, близкое к активности естественного кардиостимулятора сердца. Прорыв позволил ученым впервые в лабораторных условиях воспроизвести полный процесс, с помощью которого сердце генерирует и проводит электрические сигналы, управляющие его ритмом.

Исследователи установили, что выращенная ткань по активности генов близко соответствовала клеткам синусового узла человеческого эмбриона и корректно реагировала на лекарства, используемые для контроля частоты сердечных сокращений.

Перспектива для будущих имплантов

Полученные результаты могут помочь проложить путь к будущим биологическим кардиостимуляторам на основе пересаженных клеток или органоидов, которые потенциально могут стать альтернативой традиционным электронным устройствам. Обычные кардиостимуляторы, использующие электрические импульсы для регулирования сердечного ритма, применяются в медицине более 50 лет и остаются одним из самых распространенных методов лечения пациентов с опасными нарушениями сердечного ритма или нерегулярным сердцебиением.