В основе методики лежит использование мезенхимальных стволовых клеток (МСК), которые извлекаются из небольшого образца красного костного мозга самого пациента. Этот кроветворный орган является доступным источником клеточного материала. Полученные МСК помещают в особую среду культивирования. Ключевая инновация заключается в том, что эта среда предварительно была насыщена паракринными факторами – специфическими сигнальными молекулами, которые выделяют уже созревающие кардиомиоциты, созданные по стандартной технологии из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC).
Под воздействием этих естественных химических сигналов «взрослых» сердечных клеток-предшественников, мезенхимальные клетки начинают изменяться. Они не просто меняют свою форму на вытянутую, стержневидную, характерную для миокарда, но и приобретают его функциональные свойства. С помощью комплекса методов, включая иммуногистохимию и высокоточную электрофизиологическую методику патч-кламп, ученые подтвердили появление у новых клеток основных типов ионных токов – натриевых, кальциевых и калиевых. Микроскопия также зафиксировала формирование поперечной исчерченности и спонтанные волны кальция, управляющие мышечным сокращением.
Наиболее показательным стал эксперимент по совместному выращиванию (кокультивированию) полученных клеток с настоящими iPSC-производными кардиомиоцитами. Их сократительные циклы синхронизировались, демонстрируя способность к согласованной работе, необходимой для ритмичного сердцебиения.
Главное преимущество нового протокола – его доступность и безопасность. В отличие от дорогостоящих методов генной инженерии или сложных химических протоколов, он использует естественные механизмы клеточной коммуникации. Технология устраняет необходимость индивидуальной подстройки под каждого пациента, так как все процессы происходят на основе его собственного биоматериала. На текущем этапе полученные клетки являются эквивалентом незрелых кардиомиоцитов, но их характеристик уже достаточно для создания точных лабораторных моделей болезней сердца и тестирования новых лекарственных препаратов. В перспективе этот подход может стать основой для персонализированной терапии последствий инфаркта.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (РНФ). Результаты опубликованы в международном научном журнале Biomedicines.
