Кардиомиоциты, выращенные из эмбриональных стволовых клеток, успешно перенимают ритм сердечных сокращений после пересадки, только если их не пересадили вблизи рубцовых тканей.

Прежде чем выращивать из стволовых клеток ткани и органы, нужно убедиться, что из этих клеток получается именно то, что нужно, что стволовые клетки не наградят нас, к примеру, раком и что клетки, которые из них получаются, обладают необходимыми характеристиками. Например, если речь идёт о кардиомиоцитах, которые заменят погибшие из-за инфаркта участки сердечной ткани, они должны проводить возбуждение и сокращаться.

Рис. 1. Клетки сердечной мышцы, полученные из эмбриональных стволовых клеток (фото California Institute for Regenerative Medicine).

Но это лишь одна проблема. Допустим, мы получили правильный кусок ткани; специализированные клетки, в которые превратились стволовые, функционируют как надо и обладают нужными иммунологическими характеристиками, чтобы не раздражать иммунитет будущего хозяина. И тут возникает другое препятствие — как пересадить полученную ткань человеку. Новые клетки должны встроиться в орган, стать там своими и начать работать вместе с существующими клетками. Проще всего это опять-таки пояснить на примере сердца: заплатка из свежевыращенных кардиомиоцитов должна подстроиться под ритм хозяйского сердца, новые клетки должны сокращаться вместе со всеми, а не сами по себе. Если же они сохранят автономность, это грозит как минимум аритмией.

Исследователи из Вашингтонского университета в Сиэтле (США) решили проверить, могут ли кардиомиоциты, полученные из эмбриональных стволовых клеток человека, без проблем встроиться в сердце. Обычно эксперименты со стволовыми клетками проводятся на мышах или крысах, но у этих грызунов чрезвычайно учащённый сердечный ритм, примерно 400–600 сокращений в минуту. Поэтому учёные использовали морских свинок, сердечный ритм которых тоже высок, но составляет уже 200–250 ударов (у человека он, напомним, редко превышает 100 ударов в минуту).

Эмбриональные стволовые клетки человека программировались на превращение в мышечные клетки сердца и вводились в сердце морских свинок, которых заставляли перед этим перенести сердечный приступ. После этого наблюдали, не появится ли у животных аритмия.

Результаты обнадёживают: новые кардиомиоциты, судя по всему, сумели перенять хозяйский сердечный ритм, и признаки экстрасистолии и тахикардии если и присутствовали, то не были очевидными.

За работой клеток исследователи следили ещё и с помощью особого гена, который кодировал флюоресцентный белок, реагирующий на изменения концентрации кальция. Мышечные клетки сердца сильно зависят от ионов кальция, и динамика этих ионов позволяет узнать о том, как работают кардиомиоциты. В целом можно сказать, что по крайней мере в восстановлении сердца стволовые клетки можно использовать без опаски относительно того, что они проявят излишнюю самостоятельность.

Однако попутно оказалось, что

новые кардиомиоциты хорошо приживаются далеко не везде. Если они оказывались поблизости от рубца, то в значительной степени сохраняли автономность, то есть сокращались по какому-то своему расписанию, а не так, как всё сердце.

На общий ритм это не влияло, но проблемой всё равно стало. На этом, очевидно, и будут сфокусированы дальнейшие исследования: что такого есть в тканях рубца, что запрещает пересаженным сердечным клеткам чувствовать общий ритм, и можно ли с этим что-то сделать.

Результаты исследований опубликованы в журнале Nature.