Nowa platforma do testowania leków przeciwko chorobie sercowo-naczyniowej
Obecnie dostępne metody interwencji farmakologicznej nie są zdolne do długotrwałego przywrócenia zdrowia w chorobie sercowo-naczyniowej, sprawiając, że ostateczne wyleczenie wymaga przeszczepienia organu. Dostępnym modelom in vitro brakuje złożoności żyjącej tkanki, natomiast badania na zwierzętach in vivo rodzą wątpliwości etyczne i pytania o to, na ile organy zwierzęce nadają się do transplantacji u ludzi. W finansowanym ze środków unijnych projekcie TIME TO MATURE (Design and validation of a conductive polymer-based system for the functional maturation of human pluripotent stem cell derived cardiomyocytes as a platform for drug testing) opracowano nowy model in vitro, wykazujący cechy zbliżone do tkanki sercowej, aby umożliwić przesiewowe badania leków. Ludzkie pluripotentne komórki macierzyste (hPSC) reprezentują potencjalnie niewyczerpane źródło kardiomiocytów (CM) do celów biofarmakologicznych. Odkrycie ludzkich indukowanych pluripotentnych komórek macierzystych (hiPSC) umożliwia rozwój modeli komórkowych, dopasowanych do cech chorobowych konkretnego pacjenta. Głównym celem inicjatywy TIME TO MATURE było usprawnienie procesu różnicowania hPSC w kardiomiocyty CM, aby uzyskać homogeniczną populację dojrzałych i w pełni funkcjonalnych komórek. W ramach projektu z powodzeniem wypracowano zoptymalizowany protokół dyferencjacji kardiomiocytów CM z pięciu odrębnych linii hPSC, uzupełniony intensywnymi testami genetycznymi, obejmującymi określenie markerów komory sercowej. Omawiana analiza dostarczyła nowych danych o ekspresji tego zestawu genów w trakcie dyferencjacji hPSC. Co ważne, naukowcy zaprojektowali i wytworzyli narzędzia, które wzbogaciły arsenał biologii molekularnej a w przyszłości umożliwią ukierunkowanie kardiomiocytów pozyskanych z komórek hPSC, aby stały się składowymi przedsionka lub komory. Projekt TIME TO MATURE pozwolił uzyskać ekscytujące wyniki w postaci szeregu hydrożeli białkowych przewodzących elektrycznie, które wspomagają wzrost i funkcję pierwotnych komórek sercowych, w tym kardiomiocytów otrzymanych z komórek macierzystych hPSC. Naukowcy obszernie opisali działanie wypracowanego żelu na komórki hPSC-CM na różnych poziomach złożoności. Badanie linii hPSC pobrane od pacjenta z genetyczną kardiomiopatią przerostową dostarczyło podstawowych informacji na temat możliwości zastosowania hydrożeli w leczeniu indywidualnych przypadków. W podsumowaniu, członkowie projektu odkryli, ze hydrożele białkowe mogą być wykorzystane jako nowe substraty w badaniach nad kardiomiocytami CM. Co obiecujące, zastosowanie hydrożeli białkowych pozwala na rozwinięcie strategii opracowania spersonalizowanych modeli na potrzeby testowania leków.
Słowa kluczowe
Choroba sercowo-naczyniowa, komórki macierzyste, projekt TIME TO MATURE, hPSC, oparty na białkach hydrożel przewodzący elektryczność