Az Osztrák Tudományos Akadémia Molekuláris Biotechnológiai Intézetének kutatói az emberi szív kifejlődésének kezdeti lépéseit szerették volna tanulmányozni, de ezt meglehetősen nehéz valódi szervek megfigyelésével véghezvinni, az embrionális fejlődés szakasza ugyanis, bármilyen érdekes jelenségeket rejteget, de lényegében egy "hozzáférhetetlen fekete doboz" - Sasha Mendjan, az osztrák kutatók vezetője szerint. Pedig sok rejtélyt megoldhatna, ha a szakértőknek lenne rálátása ezekre a fejlődési folyamatokra, többek között azért, mert így megtudhatnák, hogyan javítja ki a szervezet a kezdeti hibákat és bizonyos esetekben miért alakulnak ki mégis fejlődési rendellenességek.

Az organoidok viszont megoldást nyújtanak erre problémára, hiszen, ha nem is egyezik teljesen a struktúrájuk az eredeti szervekkel, elvégre az organoid inkább egy sejtcsomó, mint egy komplex szerv, de ahhoz elég hasonlóak, hogy lehessen a szervek kialakulását vizsgálni rajtuk. Korábban már alkottak laboratóriumi körülmények között mini májakat, veséket, agyakat, sőt szívet is, de ez utóbbi jelentette eddig az egyik legnagyobb kihívást. A mostani kísérlet organoidjait a kutatók kardioidoknak (cardioids) nevezték el a cardiac=szív után, magyarul leginkább szív organoidoknak hívhatjuk őket.

A szívecskék humán pluripotens őssejtekből épültek fel, melyek később tudnak differenciálódni különféle szövetekké. Ezeket növekedésserkentő tápanyaoldatokba helyezték, majd egy hét sejtosztódás után megfigyelték, hogy az ekkorra még csak szezámmag méretű, két milliméternél nem sokkal nagyobb szívek dobogni kezdenek. Az organoidok ebben a fázisban nagyjából egy huszonöt napos embrió szívének megfelelő struktúrával rendelkeznek, és csak egy üregből állnak, de jelen van bennük minden fontosabb sejttípus, vagyis a növekedésük megegyezik a rendes emberi megfelelőjükével. Ezt mutatja a ritmus is, amellyel vernek a mini szívek, percenként hatvan-száz alkalommal dobbannak, mint egy valódi embrió szíve.

Az, hogy ezek a sejtek önállóan üreges formába szerveződtek és ugyanúgy húzódtak össze és imitálták az igazi szerv működését, mintha maguk is valóban kifejlett szívnek készülnének, a különböző kémiai anyagoknak köszönhető, amelybe a sejteket helyezték és amelyek aktiválták a megfelelő molekuláris útvonalakat, vagyis jelezték, hogy milyen irányba kell fejlődni, de ez csak a kezdeti motiváció volt: amikor a sejtek elkezdtek csomóba rendeződni, már maguktól tették meg a további lépéseket. Az organoidokat később próbáknak vetették alá, hogy így modellezzék, hogy mi történik, ha sérülés éri a valódi szívet. Ehhez egy részét a sejteknek hideg fémmel elpusztították: a megfigyelések szerint a mini szív válaszképpen azonnal reagált és fibroblaszt sejteket küldött a sérült területre, hogy azok befoltozzák a hibás részt.

Mendjan a Live Science-nek elmondta: egyelőre nem tudják, hogy az organoidok miért viselkednek így, a kezdeti aktivizálás után miért fejlődik belőlük szív és miért alakul ki az apró, dobogó üreg. A továbbiakban ezekre a miértekre szeretnének választ kapni és a kísérletek későbbi szakaszában szeretnének olyan organoidokat felépíteni, amelyek már négy üreggel rendelkeznek, mint egy igazi, kifejlett szerv esetében, így a fejlődési rendellenességek kialakulásának lehetséges okait is vizsgálni tudják majd rajtuk, mivel ezek a problémák általában az embrionális fejlődés későbbi szakaszában jelentkeznek, nem az első huszonöt napban.

(Fotó, Video: Mendjan Lab, Pixnio)

További cikkek a témában:

Életfunkciókat mutatnak az első, őssejtekből növesztett emberi miniszívek A Michigan Állami Egyetem kutatói a világon elsőként állították elő az emberi szív kicsinyített mását laboratóriumi körülmények között. A szervben egyaránt megtalálhatók a szívsejtek, a kamrák, na és persze az érrendszer.
Az első állatkísérletek nélkül fejlesztett gyógyszer engedélyeztetés előtt áll az Egyesült Államokban Izraeli kutatók először nyújtottak be engedélyeztetési kérelmet olyan gyógyszerre, melyet nem állatokon, hanem chipen felépített szöveteken teszteltek a fejlesztés során.
Magyar kutató vezetésével sikerült komoly áttörést elérni a vakság kezelésében A dr. Roska Botond vezette kutatócsapatnak a világon elsőként sikerült létrehoznia olyan mesterséges retinát, amely az egészséges felnőtt ember szervének megfelelően funkcionál.