Серце б'ється не саме по собі — його роботою керує крихітне скупчення клітин у правому передсерді, відоме як синоатріальний вузол. Він генерує електричні імпульси, змушуючи орган скорочуватися у чітко заданому темпі. Коли цей вузол виходить із ладу, людина стикається з аритмією, що загрожує життю. До цього часу єдиним надійним порятунком залишався металевий кардіостимулятор. Проте чи можна відтворити цей складний механізм із живих клітин?
Команда дослідників із Шанхайського інституту біохімії та клітинної біології зробила надважливий крок у цьому напрямку. Використовуючи людські плюрипотентні стовбурові клітини, вчені вперше виростили в чашці Петрі не просто пульсуючу тканину, а повноцінний тривимірний органоїд синоатріального вузла. Результати їхньої праці, опубліковані в журнале Cell Stem Cell, описують створення так званого біологічного кардіостимулятора.
Головна складність полягала не в тому, щоб змусити клітини скорочуватися. Як змусити їх підкорятися командам нервової системи? У живому організмі частота пульсу постійно корегується сигналами з мозку. Щоб імітувати цей процес, шанхайські біологи поєднали пейсмейкерний (такий, що задає ритм) органоїд із вирощеним гангліонарним сплетенням, багатим на нейрони.
Експеримент увінчався успіхом: нервові волокна самостійно проросли всередину штучного вузла і почали регулювати частоту його «биття» за допомогою молекулярних сигналів, точно повторюючи природний механізм.
Навіщо вченим знадобилася настільки ювелірна збірка? Вивчати порушення ритму на мишах неефективно — їхнє серце б'ється занадто швидко, а отримати зразки живого синоатріального вузла людини зі зрозумілих причин практично неможливо. Нова трикомпонентна модель «нерв — вузол — передсердя» дозволила дослідникам відтворити генетичну аритмію прямо в лабораторії. Запровадивши цільову мутацію, вони зафіксували сповільнення ритму, а потім успішно протестували блокатори калієвих каналов, які повернули пульс до норми.
Чи означає це, що ера титанових приладів під шкірою добігла кінця? Поки що ні. До моменту, коли подібні біологічні конструкції зможуть імплантувати реальним пацієнтам, необхідно вирішити безліч питань безпеки — від довготривалої виживаності клітин до захисту від відторгнення. Попри це, технологічний фундамент уже закладено. Розроблена платформа вже зараз дозволяє фармацевтам тестувати нові ліки проти аритмії на автентичній людській тканині, суттєво наближаючи персоналізовану медицину майбутнього.
