В МФТИ вырастили сердечную ткань для тестирования лекарств

Российские ученые создали тест, который с высокой точностью определяет, 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. Волна запускается в верхней части сердца, 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 могут размножаться, что приводит к асинхронному сокращению сердечных волокон. Происходит фибрилляция, которую часто диагностируют как остановку сердца. На самом деле все работает на пределе, но кровь не качается. Поэтому лекарства проверяют на аритмогенность — сперва на клетках животных, затем и на людях. Однако различия между животными клетками и человеческими слишком велики, поэтому клинические испытания могут открыть неожиданные побочные эффекты.

Ученые из Московского физико-технического института и Института цитологии и генетики СО РАН предложили систему, которая позволяет тестировать препараты на сердечных клетках человека — кардиомиоцитах. При этом строительным материалом лоскута сердечной ткани стали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) — это клетки, которые могут выполнять роль стволовых клеток, а получаются, путем генетических манипуляций, из обычных клеток организма. Чтобы получить их, достаточно взять за основу соскоб или порядка 10 миллилитров крови.

«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 один из авторов исследования Константин Агладзе из МФТИ.

Полученные сердечные клетки выстилаются на подложку в двумерный слой. Так как они могут 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 после того, как тестируемое вещество добавили на сердечную ткань, возникает множество спиральных волн, то это указывает на побочное действие в виде аритмии сердца.

Полученные результаты значительно увеличивают точность токсикологической экспертизы лекарств. При этом уже не нужно проводить подобные тесты 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.

Источник: https://indicator.ru