Учени превърнаха спанак в биеща човешка сърдечна тъкан

Недостигът на органи за трансплантация е проблем, за който учените търсят решение от много години. В съвременните лаборатории се отглеждат различни човешки тъкани и дори цялостни органи. Но култивирането на маса специализирани клетки е само част от решението – те няма как да просъществуват без приток на кръв.

Изключително трудно е да се изгради работеща система от фини кръвоносни съдове (известна като васкулатура), особено когато се стигне до най-дребните капиляри, широки само от 5 до 10 микрометра. Тези кръвоносни съдове пренасят кислорода и хранителните вещества, от които лабораторните тъкани имат нужда, за да растат и да функционират.

Сега екип от учени от Уорчестърския политехнически институт в Масачузетс, САЩ, успешно превърнаха листо от спанак в жива сърдечна тъкан, използвайки фината мрежа от „вени“, с която растението разполага.

„Растенията и животните използват коренно различни подходи за пренос на течности, химични вещества и макромолекули, и въпреки това има изненадващи прилики в структурите на съдовите им мрежи“ – пишат учените.

Вместо да опитват да изграждат съдова структура от нулата, изследователите свалят от спаначените листа зеления растителен материал, докато остава само фината целулозна структура, която запазва формата.

Растителната целулоза е страхотен материал за лабораторно отгледани проби, защото е добре изучена, съвместима е с живата тъкан и евтина за добиване. За целите на изследването учените са купили най-обикновен спанак от местния пазар.

За да се доберат до съдовата структура на спанака, учените пускат почистващ разтвор по листата, с който отмиват растителните клетки. Този процес е известен като децелуларизация.

„Работил съм по децелуларизация на човешко сърце в миналото, тъй че когато погледнах спаначеното листо, неговото стъбло ми напомни на аорта – казва Джошуа Герлак, водещият автор на изследването.

„Затова си реших да вкараме течността през стъблото. Не бяхме сигурни дали ще работи, но се оказа, че е доста лесно да се направи и повтори. Работи с много други растения.“

Екипът оголва по подобен начин листа от магданоз и сладък пелин и демонстрира техниката дори в корените на фъстъчено растение. Учените смятат, че в бъдеще различни растения може да са подходящи за различни тъкани. За да тестват целулозния скелет с проба истинска тъкан, те са избрали спаначено листо, защото има висока концентрация на съдове подобно на сърдечната тъкан.

Учените посяват сърдечните мускулни клетки в целулозната структура на листото и развълнувано установяват, че след няколко дни клетките са започнали спонтанно да се съкращават, точно както би се случило в човешка тъкан.

„Идеята е, че разполагаме с това съвсем тънко, плоско парче тъкан, което вече има васкуларна мрежа. Би трябвало да можем да натрупаме множество листа да създадем по-голямо количество сърдечна тъкан“ – казва Гершлак.

Подобна тъкан е нужна на пациенти с увредена сърдечна тъкан, която вече не се съкращава, както може да се случи след инфакт.

До момента изследването служи само за доказателство на концепцията.

„За момента е неясно как растителната васкулатура би се интегрирала в естествената човешка васкулатура или дали ще предизвика имунна реакция“ – пишат авторите.

Въпреки това, те са оптимисти.

„Наистина вярваме, че тази скелетна структура един ден ще помогне за лечение на пациенти – казва Глен Годет, специалист по биомедицина, който ръководи лабораторията на Уорчестърския политехнически институт. „Имаме още много работа, но дотук нещата вървят много обещаващо.“

„Да вземеш нещо толкова просто като листото на спанака, който расте в изобилие, и да го превърнеш в тъкан, през която може да протича кръв – това е наистина много, много вълнуващо и се надяваме, че е значителен напредък в областта.“

Това не е първият случай, в който учените използват растение за изграждането на тъкани. Един екип от Отава, Канада, миналата година се прочу със своя арт проект, който създаде човешко ухо от парче ябълка.

Не говорим и единствено за биологични тъкани. Преди около месец създадоха „роза киборг“ с функционираща електронна „съдова система“ в стеблото и листата.

Използването на растения е само един от начините, по които могат да се създадат мрежи от кръвоносни съдове за човешка тъкан. Учените изследват възможностите на 3D принтирането за същата цел.

Времето ще покаже кой от тези подходи ще се окаже най-практичен извън лабораторията, но определено е вълнуващо да се следи развитието в тази сфера.

Източник: Science Alert