Неисправное оборудование подтолкнуло исследователей попробовать другой подход. Недавно они сообщили о своем новом методе – использовании матраса Matrigel для быстрого создания сердечных клеток, подходящих для исследований сердечных заболеваний и открытия лекарств – в журнале Circulation Research.
Новый метод решает проблему, с которой столкнулись исследователи с клетками сердечной мышцы, полученными из индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток.
Кардиальные клетки, полученные из стволовых клеток, не проявляли сократительных свойств, подобных нормальным взрослым клеткам сердечной мышцы, сказал Чарльз Хонг, M.D., Ph.D., и Бьорн Кноллманн, М.D., Ph.D., кто сотрудничал для разработки нового метода.
Исследователи полагали, что проблема заключалась в том, что выращивание клеток на обычных стеклянных или пластиковых поверхностях не позволяло им созреть в бьющиеся сердечные клетки.
Вместо этого они стремились выращивать клетки на «гибком субстрате, чтобы позволить клеткам созревать и сокращаться, чтобы мы могли проводить измерения на уровне отдельных клеток», – сказал Хонг, доцент медицины.
Команда достигла определенных успехов в достижении этой цели, используя синтетические субстраты, такие как полиакриламид, который требует воздействия ультрафиолетового света для образования гелевого субстрата.
Затем ультрафиолетовый свет был нарушен.
Т.K.
Feaster, Ph.D., аспирант в лаборатории решил попробовать другой тип геля – натуральный матричный продукт под названием Матригель. Матригель обычно используется для культивирования клеток, но обычно его разбавляют. Фистер решил использовать неразбавленный матригель для создания мягкого «матраса» – его термин – для клеток.
Это сработало.
Клетки сердечной мышцы, полученные из стволовых клеток, росли на матрасе Matrigel с формой и параметрами сокращения, которые соответствовали свежевыделенным клеткам сердечной мышцы, и они реагировали на препараты, увеличивающие силу сокращения.
Простота метода делает его очень привлекательным.
«Теперь мы можем быстро и недорого создать эти сердечные миоциты человека и количественно оценить сократительную реакцию отдельных клеток», – сказал Кноллманн, профессор медицины. Ключ к успеху матраса Matrigel, по-видимому, заключается в сочетании гибкого субстрата и неизвестных факторов роста в Matrigel, которые способствуют созреванию клеток, добавил Кнолльманн.
Поскольку индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки могут быть получены от пациентов с генетическими заболеваниями сердца, теперь можно изучить биологию, лежащую в основе заболевания, в отдельных клетках сердечной мышцы.
Обе группы проводят механистические исследования, чтобы понять, как сократительный аппарат и кальций взаимодействуют в клетках пациентов с сердечными заболеваниями.
«Как только мы узнаем механизм, мы также сможем использовать клетки пациентов для тестирования потенциальных методов лечения», – сказал Кноллманн.
Группа Хонга работает над миниатюризацией и стандартизацией матраса Matrigel, чтобы разработать платформу для открытия новых лекарств.
По его словам, цель состоит в том, чтобы проводить высокопроизводительные скрининги для поиска новых методов лечения.
В случае гипертрофической кардиомиопатии, состояния, при котором сердечная мышца становится толстой и должна работать больше, чтобы перекачивать кровь, например, нет эффективных фармакологических методов лечения, сказал Хонг.
"Существует большая потребность в разработке лекарств от болезней сердца."
Кардиальные клетки, полученные из стволовых клеток, также будут полезны для тестирования кардиотоксичности препаратов, разрабатываемых для лечения других заболеваний.