Подробные исследования сердца выявили ключевую роль левого желудочка — это область сердца, которая развивается первой и обеспечивает силу для перекачивания крови по нашему телу. Важно отметить, что это также область, наиболее часто связанная с сердечными заболеваниями и сердечными приступами, и это область, наиболее подверженная кардиотоксическим эффектам некоторых лекарств.

Исследователи из Crick теперь разработали способ выращивания специализированных клеток сердечной мышцы левого желудочка из стволовых клеток, что открывает новые возможности для исследований сердечных заболеваний , скрининга лекарств и, возможно, разработки новых методов лечения.

Их методы опубликованы сегодня в журнале Cell Reports Methods, а компания Axol Bioscience получила лицензию на коммерциализацию протокола производства и продажи кардиомиоцитов для НИОКР и предоставления контрактных исследовательских услуг, особенно в области скрининга лекарств и анализов кардиотоксичности.

Увеличение сердцебиения

Работой руководила Андрея Бернардо, стипендиат программы Wellcome Trust по возобновлению карьеры в Crick, которая недавно открыла собственную лабораторию в Имперском колледже Лондона. Как объясняет Андрея, выращивание кардиомиоцитов левого желудочка (клеток сердечной мышцы) — сложный процесс, основанный на детальном понимании биологии развития.

«Чтобы побудить клетки к специализации, вы должны понимать естественный процесс развития. Мы решили понять различные камеры сердца — как они формируются и какие гены и пути участвуют в их развитии.

«Только с этим подробным пониманием ранних эмбриональных изменений мы смогли применить знания в моделях стволовых клеток, начиная с формирования правильной мезодермальной линии, первой фазы клеточной специализации. Мы также обнаружили, что блокирование пути ретиноевой кислоты действует как фейл-стоп, препятствующий формированию различных типов кардиомиоцитов.

«В итоге мы получаем почти гомогенную популяцию кардиомиоцитов левого желудочка, которые сокращаются синхронно. Это похоже на мексиканскую волну на чашке. Мы можем функционально изучать эти клетки в 2D-культурах, и мы можем даже создавать с их помощью искусственные ткани сердца и измерять их. их силу и изучить их в этой трехмерной среде. Удивительно, но мы показываем, что кардиомиоциты левого желудочка или сконструированные из них ткани сердца сильнее и имеют улучшенную структурную, функциональную и метаболическую зрелость по сравнению со стандартными моделями кардиомиоцитов».

Метод, который разрабатывался 30 лет

Работа Андрея уходит корнями в исследования, проведенные более 30 лет назад. Джим Смит, почетный научный сотрудник Crick, впервые исследовал молекулы, которые управляют эмбриональным развитием у ранних эмбрионов амфибий, используя в качестве модели лягушку Xenopus laevis.

Андрея и Джим познакомились, когда оба работали в Кембриджском университете, и они начали сотрудничать в исследованиях мышиных эмбрионов, развивая работу над стволовыми клетками человека , партнерство, которое продолжилось, когда Джим стал директором Национального института медицинских исследований MRC.

«Когда я только начинал карьеру исследователя, я понятия не имел, как мои выводы могут быть однажды применены», — говорит Джим. «Очень интересно наблюдать, как молекулы, которые мы впервые наблюдали у лягушек, теперь являются частью этого процесса.

«Это действительно подчеркивает ценность исследования открытий — никогда не знаешь, к чему оно может привести».

Именно партнерство между Андреей и Джимом способствовало продвижению исследований вперед, преодолевая трудности на протяжении многих лет.

«Я долгое время не работала, чтобы ухаживать за своим ребенком, который был очень болен, и если бы не поддержка Джима, я не знаю, вернулась бы ли я», — говорит Андрея.

«А совсем недавно, когда мы совершенствовали наши методы, мы были вынуждены прекратить наши исследования из-за пандемии. Было потеряно так много культур, что мы отбросили нас почти на год назад».

Но, к счастью, их команда вернулась в Crick и при поддержке группы переводчиков Crick нашла партнера в Axol Bioscience.

Ранмали Наваратне, старший бизнес-менеджер группы переводчиков Crick, сказал: «Когда Андрея и Джим представили этот протокол нашей команде, потенциал был очевиден. Мы смогли подать заявку на патент, а также обеспечить внутреннее финансирование перевода, которое они могли использовать. для получения дополнительных данных о природе этих кардиомиоцитов.

«Это была блестящая работа по превращению этого лабораторного открытия в рыночный метод. Интересно видеть, как эти специализированные кардиомиоциты будут применяться в будущих исследованиях и, возможно, в клеточной терапии в будущем».

Будущие приложения

Новое соглашение с Axol Bioscience позволит большему количеству лабораторий по всему миру использовать эти специализированные клетки сердца в своих собственных исследованиях. Это может быть проверка безопасности различных лекарств или разработка новых лекарств для лечения специфических заболеваний левого желудочка.

Андрея также недавно создала свою собственную исследовательскую группу в Имперском колледже, где ее команда будет использовать клетки для изучения развития, созревания и заболеваний левого желудочка. С помощью этого метода можно лучше моделировать такие заболевания, как гипертрофическая кардиомиопатия , врожденное заболевание сердца, особенно поражающее левый желудочек. Ее команда также будет изучать, имеют ли эти клетки терапевтическую ценность для лечения сердечной недостаточности.