Moment magnetyczny przyspiesza dojrzewanie organoidów serca, naśladując rozwój serca
Choroby serca pozostają główną przyczyną zgonów na całym świecie, jednak postęp w zrozumieniu i leczeniu chorób serca jest ograniczony przez niedociągnięcia istniejących modeli eksperymentalnych. Tradycyjne modele zwierzęce często nie oddają biologii serca specyficznej dla człowieka, podczas gdy konwencjonalnym dwuwymiarowym hodowlom komórkowym brakuje funkcjonalnej i strukturalnej złożoności tkanki serca. Wyzwania te wzbudziły rosnące zainteresowanie podejściami medycyny regeneracyjnej, które dokładniej modelują rozwój ludzkiego serca, mechanizmy chorobowe i reakcje terapeutyczne, przy czym organoidy sercowe pochodzące z komórek macierzystych okazują się obiecującą platformą. Te trójwymiarowe, samoorganizujące się tkanki podsumowują kluczowe aspekty wczesnego rozwoju serca i umożliwiają badania wrodzonych wad serca, kardiotoksyczności polekowej i terapii spersonalizowanych. Pomimo swoich obietnic większość organoidów serca pozostaje niedojrzała rozwojowo i słabo unaczyniona, co ogranicza ich znaczenie translacyjne. Ograniczenie to wynika z faktu, że siły mechaniczne niezbędne do rozwoju serca in vivo nie są w wystarczającym stopniu odtwarzane w układach organoidalnych. Aby wypełnić tę lukę, zespół naukowców pod kierownictwem profesora Yongdoo Parka z Wydziału Nauk Biomedycznych Uniwersytetu Koreańskiego w Korei zbadał, czy zastosowanie magnetycznej stymulacji momentu obrotowego (MTS) do trójwymiarowych organoidów serca może pomóc w naśladowaniu sił mechanicznych występujących we wczesnym rozwoju serca. Badanie udostępniono w Internecie 23 października 2025 r. i opublikowano w tomie 208 czasopisma Acta Biomaterialia w grudniu 2025 r. Naukowcy zastosowali eksperymentalne podejście in vitro, aby sprawdzić, jak stymulacja mechaniczna wpływa na rozwój organoidów serca. Ludzkie embrionalne komórki macierzyste różnicowano w trójwymiarowe organoidy serca, do których wbudowano cząstki magnetyczne związane z powierzchnią. W określonym wczesnym oknie rozwojowym zastosowano niestandardowy moment magnetyczny, aby naśladować fizjologiczną mechanikę serca. Dojrzewanie i unaczynienie organoidów oceniano za pomocą analiz molekularnych, strukturalnych i funkcjonalnych, w tym profilowania ekspresji genów i białek, obrazowania immunofluorescencyjnego, pomiarów dudnienia i przejściowych zmian wapnia oraz analizy transkryptomicznej, umożliwiając systematyczną ocenę rozwoju serca napędzanego mechanotransdukcją. Odkrycia wykazały, że moment mechaniczny znacząco przyspiesza dojrzewanie organoidów serca. „Stymulowane momentem obrotowym aktywowane szlaki mechanotransdukcji, z towarzyszącą poprawą różnicowania, dojrzewania i unaczynienia serca” – mówi prof. Park. Mechanicznie dojrzałe organoidy serca stanowią obiecującą platformę do udoskonalenia testów bezpieczeństwa leków poprzez zapewnienie dokładniejszych, odpowiednich dla człowieka modeli do badań przesiewowych pod kątem kardiotoksyczności i zmniejszenie polegania na badaniach na zwierzętach. Ponieważ te organoidy zawierają cechy naczyniowe, mogą służyć jako niezawodne i powtarzalne modele laboratoryjne w różnych badaniach. W dłuższej perspektywie organoidy serca stymulowane momentem obrotowym mogą wspierać modelowanie chorób specyficznych dla pacjenta i spersonalizowane strategie leczenia, oferując jednocześnie potężny system wyjaśniania, w jaki sposób sygnały mechaniczne, molekularne i komórkowe oddziałują na siebie, kształtując wczesny rozwój serca człowieka. W miarę jak organoidy serca dojrzewają i obejmują złożoność naczyniową, oferują coraz bardziej niezawodne modele oparte na ludziach, które można konsekwentnie stosować w różnych laboratoriach. „Nasze badanie otwiera nowe możliwości badania rozwoju serca, mechanizmów chorobowych i reakcji terapeutycznych w systemach, które lepiej odzwierciedlają fizjologię człowieka. Ponadto platforma zapewnia niezawodny i powtarzalny model, który można rozszerzyć na inne układy organoidalne, w których kluczową rolę regulacyjną odgrywają sygnały mechaniczne. Zmniejszając zależność od modeli zwierzęcych, platformy takie mogą przyspieszyć odkrywanie i testowanie leków, przyczyniając się do bezpieczniejszych i bardziej spersonalizowanych decyzji dotyczących leczenia” – podsumowuje prof. Park. Źródło: Korea University College of Medicine Referencje w czasopiśmie: Shin, TH i in. (2025). Trójwymiarowa stymulacja momentu magnetycznego poprawia funkcjonalne dojrzewanie strukturalne w rozwijających się organoidach ludzkiego serca. Acta Biomateriały. doi: 10.1016/j.actbio.2025.10.040. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S174270612500786X?via%3Dihub
已Opublikowany: 2026-01-13 18:20:00
źródło: www.news-medical.net
