Chcą stworzyć w laboratorium serce gotowe do przeszczepienia

Naukowcy z Instytutu Genetyki Człowieka PAN prowadzą badania dotyczące in vitro tkanek serca, rozwijając dwa z kilku typów istniejących modeli tkankowych tego narządu.

Olbrzymi rozwój inżynierii tkankowej jest wynikiem odmiennego podejścia do regeneracji organów. Ponieważ wymusił on interdyscyplinarność badań, coraz więcej biologów i genetyków posiada własny warsztat matematyczno-techniczny, a także musi współpracować z inżynieriami, fizykami i chemikami. Obliczenia związane z elastycznością tkanek czy też ich dopasowania elektrofizjologicznego do dojrzałego mięśnia sercowego obecnie wykonuje się właściwie na bieżąco.

Naukowcy z IGC PAN rozwijają m.in. model heart-on-a-chip, skupiający się przede wszystkim na precyzyjnej kontroli środowiska życia komórek. Dzięki niemu można naśladować czynniki rozwojowe tkanek, a także te patologiczne, wpływające na uszkodzenie tkanek.

– Drugim modelem rozwijanym w naszym laboratorium jest makroskopowy model serca (ang. Engineered Heart Tissue, EHT). Dzięki połączeniu różnego rodzaju komórek serca z macierzą tkankową jesteśmy w stanie stworzyć tkanki, które następnie poddajemy treningowi. Po takim kilkutygodniowym treningu uzyskane tkanki nie są już tylko kilkucentymetrowym zlepkiem komórek i białek macierzy, ale dużo bardziej dojrzałymi fragmentami tkanek serca. W ten sposób jesteśmy w stanie modelować procesy rozwojowe, a także choroby dziedziczne – wyjaśnia dr Tomasz Kolanowski.

Pierwszym z zastosowań modeli tkankowych i heart-on-a-chip jest ich wykorzystanie do badania bezpieczeństwa leków. Do tej pory jedynym wymaganym modelem były te zwierzęce, jednak ze względu na różnice w fizjologii substancja, która nie stanowi żadnego problemu dla zwierząt, może okazać się toksyczna dla człowieka.

– Już w tej dekadzie planowane jest wprowadzenie przez instytucje regulatorowe dodatkowych modeli sprawdzających bezpieczeństwo leków. Tymi modelami są właśnie modele tkankowe oraz heart-on-a-chip – wyjaśnia dr hab. Natalia Rozwadowska, prof. IGC. Dzięki tym modelom (EHT) dokonuje się rozwój terapii eksperymentalnych dla pacjentów z dziedzicznymi kardiomiopatiami, a naukowcy starają się doradzać, która terapia dla danego pacjenta może być najskuteczniejsza.

– Liczymy, że w przyszłości uda się przenieść te modele z laboratorium do praktyki rozwoju nowych terapii farmakologicznych. Oczywiście, są też badania dotyczące transplantacji fragmentów tkankowych do pacjentów w celu regeneracji mięśnia sercowego. Pierwsze takie badanie kliniczne prowadzone jest przez zespół prof. Zimmermana w Getyndze, gdzie miałem okazję przebywać na stażu podoktorskim – mówi dr Tomasz Kolanowski.

Ostateczny cel to stworzenie w laboratorium serca gotowego do przeszczepienia. – Z naszej perspektywy ważne jest, że cel mamy już jasno zdefiniowany, a narzędzia do jego realizacji są coraz bardziej zaawansowane. Wierzę, że w przeciągu kilkunastu lat cel ten osiągniemy – podsumowuje dr hab. Natalia Rozwadowska.

Źródło: IGC PAN