«Сердечные клетки». Дизайнер: @Lion_on_helium, пресс-служба МФТИ
Ученые из Московского физико-технического института и Института цитологии и генетики СО РАН создали тест, который с высокой точностью определит, обладает ли лекарство побочным действием в виде тахиаритмии – наиболее опасного вида аритмии сердца, или нет. Результаты опубликованы в журнале Toxicological Sciences.
В норме биение сердца задается так называемым синусовым ритмом. Pacemaker или водитель ритма запускает волну в верхней части сердца. Она заставляет сокращаться сначала предсердие, затем желудочки, так сердце перекачивает кровь. Некоторые химические вещества могут привести к возникновению паразитного источника возбуждения, который будет запускать волну из другой точки сердца. Такие источники имеют тенденцию размножаться, что приводит к асинхронному сокращению сердечных волокон. Происходит фибрилляция, которая диагностируется как остановка сердца. На самом деле все трепещет и работает на пределе, но кровь не качается. Поэтому медикаменты проверяются на аритмогенность. Изначально на клетках животных, затем идет очередь тестирования на людях. Однако различия между животными клетками и человеческими слишком велики, поэтому клинические испытания могут открыть неожиданные побочные эффекты.
[columns size=»1/2″ last=»false»]
Ученые предложили систему, которая позволяет тестировать препараты на сердечных клетках человека — кардиомиоцитах. При этом строительным материалом лоскута сердечной ткани стали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК).[/columns]
[columns size=»1/2″ last=»true»]
[/columns]
«Из ИПСК можно получить клетки любой ткани. Но мы производим сердечные, так как они важны для нашего теста. Его минимальная применимость — получение клеток здорового человека и использование их как материала для тестирования фармпрепаратов. А максимальная — составление паспорта чувствительности конкретного человека к разным лекарствам, в данном случае, для сердца. То есть в перспективе методика станет инструментом персонализированной медицины» — рассказал Константин Агладзе, первый автор и заведующий лабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ, в которой проводились исследования.
Однорукавная спиральная волна на культуре клеток HL-1 ChR2. Частота: 1,14 Гц. Серия кадров отображает один период распространения волны. В течение одного периода фронт волны в виде спирали делает один оборот вокруг организующего центра.
Полученные сердечные клетки выстилают на подложку в двумерный слой. Так как они способны размножаться самостоятельно, ученым не сложно произвести достаточное для исследования количество в течение нескольких дней. Когда тестовый материал готов, в нем делается надрез и с помощью электрических импульсов запускается волна возбуждения. Когда она пытается обойти препятствие, возникает вращающаяся спиральная волна. Это и вызывает ускоренное биение сердца. Увидеть и зафиксировать весь процесс помогают флуоресценция и высокочувствительная скоростная видеокамера. Если добавление тестируемого вещества на сердечную ткань становится причиной возникновения множества спиральных волн, то это указывает на побочное действие в виде аритмии сердца.
Полученные результаты значительно увеличивают точность токсикологической экспертизы лекарств. К тому же полностью отпадает необходимость проведения подобных тестов на животных. Теперь ученые задумываются о способах усовершенствовать тест. Например, многослойный образец позволит делать высокопроизводительный скрининг и проверять сразу несколько десятков химических веществ одновременно. Однако такая методика требует дополнительных исследований.
