23:00 
Заболевания сердца остаются основной причиной смертности во всем мире, однако прогресс в понимании и лечении сердечных заболеваний ограничен недостатками существующих экспериментальных моделей. Традиционные модели на животных часто не отражают специфическую для человека биологию сердца, в то время как обычным двумерным клеточным культурам не хватает функциональной и структурной сложности сердечной ткани. Эти проблемы вызвали растущий интерес к подходам регенеративной медицины, которые более точно моделируют развитие сердца человека, механизмы заболеваний и терапевтические реакции, при этом сердечные органоиды, полученные из стволовых клеток, становятся многообещающей платформой.
Эти трехмерные, самоорганизующиеся ткани воспроизводят ключевые аспекты раннего развития сердца и позволяют изучать врожденные пороки сердца, лекарственную кардиотоксичность и персонализированную терапию. Несмотря на свои многообещающие свойства, большинство сердечных органоидов остаются незрелыми в процессе развития и плохо васкуляризированы, что ограничивает их трансляционную значимость. Это ограничение возникает из-за того, что механические силы, необходимые для развития сердца in vivo, недостаточно воспроизводятся в органоидных системах.
Чтобы устранить этот пробел, группа исследователей под руководством профессора Ёнду Пака из Департамента биомедицинских наук Корейского университета, Республика Корея, исследовала, может ли применение магнитно-крутящей стимуляции (MTS) к трехмерным сердечным органоидам помочь имитировать механические силы, возникающие на ранних стадиях развития сердца. Исследование было опубликовано в Интернете 23 октября 2025 года и опубликовано в 208-м томе журнала Acta Biomaterialia в декабре 2025 года.
Исследователи применили экспериментальный подход in vitro, чтобы изучить, как механическая стимуляция влияет на развитие сердечных органоидов. Эмбриональные стволовые клетки человека были дифференцированы в трехмерные сердечные органоиды, которые были включены в связанные с поверхностью магнитные частицы. Специальный магнитный момент применялся в течение определенного периода раннего развития для имитации физиологической механики сердца. Созревание и васкуляризацию органоидов оценивали с помощью молекулярного, структурного и функционального анализа, включая профилирование экспрессии генов и белков, иммунофлуоресцентную визуализацию, измерения биения и транзиторного содержания кальция, а также транскриптомный анализ, позволяющий систематически оценивать развитие сердца, обусловленное механотрансдукцией.
Результаты показали, что механический крутящий момент значительно ускоряет созревание сердечных органоидов. "Стимулируемые крутящим моментом активируемые пути механотрансдукции с сопутствующими улучшениями в сердечной дифференцировке, созревании и васкуляризации," говорит профессор Парк.
Механически созревшие сердечные органоиды представляют собой многообещающую платформу для улучшения тестирования безопасности лекарств, предоставляя более точные модели скрининга кардиотоксичности, подходящие для человека, и уменьшая зависимость от исследований на животных. Поскольку эти органоиды обладают сосудистыми особенностями, они могут служить надежными и воспроизводимыми лабораторными моделями в различных исследованиях. В долгосрочной перспективе сердечные органоиды, стимулируемые крутящим моментом, могут способствовать моделированию заболеваний для конкретных пациентов и персонализированным стратегиям лечения, а также предлагать мощную систему для выяснения того, как механические, молекулярные и клеточные сигналы взаимодействуют, формируя раннее развитие сердца человека. По мере того, как сердечные органоиды созревают и усложняют сосуды, они предлагают все более надежные человеческие модели, которые можно последовательно применять в различных лабораториях.
"Наше исследование открывает новые возможности для изучения сердечного развития, механизмов заболеваний и терапевтических реакций в системах, которые более точно отражают физиологию человека. Кроме того, платформа обеспечивает надежную и воспроизводимую модель, которая также может быть распространена на другие органоидные системы, в которых механические сигналы играют ключевую регулирующую роль. Уменьшая зависимость от животных моделей, такие платформы могут ускоряет разработку и тестирование лекарств, способствуя принятию более безопасных и персонализированных решений о лечении", заключает профессор Пак.
