Восстановление сердца с помощью кремниевых нанопроволок и кардиомиоцитов из стволовых клеток.
Исследовательская группа под руководством Университета Клемсона разработала стратегию улучшения восстановления сердца с использованием человеческих кардиомиоцитов, полученных из плюрипотентных стволовых клеток, в сочетании с биоразлагаемыми и биосовместимыми электропроводящими кремниевыми нанопроводами.
В статье «Нанопроводная трансплантация кардиальных органоидов человека обеспечивает высокоэффективное и действенное восстановление сердца после инфаркта», опубликованной в журнале Science Advances , авторы подробно описывают, как клетки самособираются с образованием органоидов, которые имитируют основные функции сердечной ткани и содержат сосудистые сети, которые снизить риск апоптоза при кислородном голодании.
Нанопроводящие сердечные органоиды, крошечные живые и сокращающиеся шарики сердечной ткани со встроенными микроскопическими проводами, были изготовлены из человеческих плюрипотентных кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток (hPSC-CM), и культивированы вместе с электропроводящими кремниевыми нанопроволоками (e-SiNW), так что провода были интегрированы в ткани. Затем сконструированные сферы вводили в поврежденные и отмирающие ткани сердца крыс.
Хотя использование сердечных органоидов для восстановления тканей не ново, существуют ограничения низкой задержки клеток в месте восстановления, что приводит к умеренным функциональным улучшениям и проблемам масштабируемости.
Добавление нанопроволок увеличило проводимость тканей, что позволило им лучше синхронизироваться, способствуя лучшей коммуникации между клетками и интеграции с существующей тканью сердца.
Нанопроволочные органоиды достигли удвоенного функционального восстановления у крыс с меньшим количеством привитых клеток (~0,5 × 10 6 hPSC -CMs на крысу) по сравнению с предыдущими исследованиями без нанопроволок в hPSC-CMs (~ 10 × 10 6 hPSC -CMs). на крысу).
Интеграция e-SiNW не усугубляла воспалительные реакции в здоровых условиях или в условиях восстановления повреждений, как и ожидалось, исходя из биосовместимой природы кремния.
Нанопроводящие сердечные органоиды также демонстрировали значительно меньший апоптоз, чем беспроводные сердечные сфероиды. Хотя причина не была явно очевидной, авторы предполагают, что это может быть связано с сосудистой сетью внутри органоидов нанопроволоки, обеспечивающей более кардиозащитную микросреду для поддержки выживания hPSC-CMs.
Новый метод, по-видимому, представляет собой безопасное и эффективное решение для повышения терапевтического потенциала hPSC-CM. Преодолевая традиционные ограничения, что приводит к улучшению сердечной функции, приживлению и васкуляризации, метод может стать обычным клиническим применением hPSC-CM при лечении повреждений сердца и потенциально других проводящих тканей, таких как скелетные мышцы и нейронные ткани.
Необходимы дальнейшие исследования с большими размерами выборки и более долгосрочным мониторингом, а также для изучения экспрессии генов привитых органоидов и миокарда хозяина для механистического понимания того, как восстановление сердца, опосредованное нанопроволокой, опосредованное сердечными органоидами , функционирует как ассимилированная ткань.
