Anonim

Harvards kunstige hjerte deler slår som den virkelige ting

Medisinsk

Michael Irving

24. juli 2018

4 bilder

Harvard forskere har vokst en slående menneskelig hjerte ventrikel for å hjelpe modell sykdom og narkotika behandlinger (Kreditt: Luke MacQueen og Michael Rosnach / Harvard University)

Det sier seg selv at hjertet er et viktig organ, men det er vanskelig å studere hvordan det reagerer på sykdommer og medisiner. Forskere ved Harvard har nå vokst en modell av en menneskelig venstre ventrikel som spontant slår, noe som markerer et betydelig skritt mot å konstruere hele hjerter for mer nøyaktig testing av nye behandlinger.

Tradisjonelt har det blitt utført test på nye stoffer og behandlinger, samt modelleringssykdom hos dyr. Problemet er at resultatene ikke alltid overfører mennesker til mennesker, og å få hendene på den virkelige tingen er vanskelig fordi vel folk fortsatt trenger dem. Realistiske modeller er måten å gå, med forskere som tidligere vokser minikjertene ved å "humanisere" rottehjerter, eller bruke levende celler til å lage hjerte-på-en-chip-enheter.

Harvard-teamet konstruerte den nye modellen ved å såpe menneskelige hjerteceller på en nanofiber stillas. Først ble fibrene, som består av en kombinasjon av bionedbrytbar polyester og gelatin, spunnet inn i en kegleform på en oppsamlingsanordning, som justerer alle fibrene i samme retning takket være dens spinn.

Med den grunnleggende strukturen på plass, introduserte laget deretter levende hjerteceller dyrket fra induserte stamceller, i noen tilfeller fra rotter og hos andre fra mennesker. Innen tre til fem dager hadde disse cellene vokst til en tynnvegg i hele stillaset, og slo på en naturlig, stabil måte.

For å teste hvor godt modellen reagerte på stimuli doserte forskerne det med isoproterenol, og det begynte å slå raskere, akkurat som et ekte hjerte ville. De induserte selv et hjerteinfarkt ved å stikke hull i den.

For en langsiktig studie, bygde forskerne en bioreaktor for å sikre huset ventrikelen, komplett med porter hvor de kunne sette inn ventiler, katetre og andre enheter for å hjelpe til med eksperimentet. Med dette oppsettet fortsatte ventriklene å holde seg stabile i seks måneder.

"Det faktum at vi kan studere denne ventrikkelen over lange perioder er virkelig gode nyheter for å studere utviklingen av sykdommer hos pasienter, så vel som narkotikabehandlinger som tar en stund å handle, sier Luke MacQueen, første forfatter av studien .

For neste trinn planlegger teamet å bruke hjerteceller samlet fra pasienter, noe som vil gi en mer nøyaktig og personlig modell for hvordan en sykdom vil utvikle seg eller hvor bra en behandling ville fungere i den personen. Disse modellene, forskerne sier, vil dele pasientens genetiske bakgrunn sammen med mutasjoner som kan endre resultatene fra en generisk modell. Til slutt er et fullt firekammerat hjerte målet.

"Det langsiktige målet med dette prosjektet er å erstatte eller supplere dyremodeller med menneskelige modeller og spesielt pasientspesifikke menneskelige modeller, " sier MacQueen. "I fremtiden kan pasientens stamceller bli samlet inn og brukt til å bygge vevsmodeller som replikerer noen av funksjonene i hele organet. "

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Nature Biomedical Engineering .

Kilde: Harvard

Etter noen dager var det nok hjerteceller i modellen som den begynte å slå (Kreditt: Luke MacQueen / Disease Biophysics Group / Harvard SEAS)

Teamet bygget en bioreaktor for å huse modellen, som la dem studere den i seks måneder (Kreditt: John Ferrier / Harvard SEAS)

Harvard forskere har vokst en slående menneskelig hjerte ventrikel for å hjelpe modell sykdom og narkotika behandlinger (Kreditt: Luke MacQueen og Michael Rosnach / Harvard University)

Modellen ble laget av en stillas av nanofibre, spunnet inn i en kegleform før kultivering av hjerteceller på toppen av den (Kreditt: Luke MacQueen og Michael Rosnach / Harvard University)

Anbefalt Redaksjonens