Созданы первые клетки человеческого сердца, управляемые светом

Исследователи из Стэнфордского университета впервые создали клетки человеческого сердца (кардиомиоциты), которые можно заставить сокращаться с помощью света, используя технологию оптогенетики. Результаты опубликованы 21 сентября в журнале Biophysical Journal.

Как это работает

• Учёные встроили в ДНК человеческих эмбриональных стволовых клеток ген, кодирующий светочувствительный белок channelrhodopsin-2 (ChR2).
• Этот белок образует каналы на поверхности клетки. Под воздействием синего света определённой длины волны каналы открываются, позволяя ионам натрия войти в клетку, что запускает электрохимический каскад и приводит к её сокращению.
• Затем эти модифицированные стволовые клетки были преобразованы в кардиомиоциты, уникально реагирующие на свет.

Моделирование и перспективы

• С помощью компьютерного моделирования команда определила оптимальные места для введения светочувствительных клеток в сердце, чтобы добиться наилучшего паттерна сокращений.
• Долгосрочная цель — создание нового класса световых кардиостимуляторов. Вместо имплантации электродов можно было бы вводить генетически совместимые светочувствительные клетки, созданные из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC) самого пациента, и управлять ими дистанционно с помощью света.
• Это могло бы решить проблемы современных устройств: механические поломки, повреждение тканей электродами и сильными электрическими импульсами дефибрилляторов.

Ближайшие преимущества

• Для исследований: Оптогенетика упростит изучение сердца, позволяя включать и выключать клетки светом. Учёные смогут моделировать аритмии и заболевания в образцах тканей.
• Чистота эксперимента: Световая стимуляция устраняет проблему наложения сильного электрического стимула на слабый ответ сердца, что облегчает измерения.
• Широкий потенциал: Технология может привести к новым открытиям в области неврологических, мышечных, панкреатических и сердечных расстройств, включая депрессию, шизофрению, диабет и аритмии.

Авторы подчёркивают, что до реального клинического применения технологии предстоит преодолеть множество технических препятствий.