BASICS
Учёные разрабатывают микрочип для сердца, который поможет больным людям в востановлении сердца
В течение первых семи дней жизни детёныши мышей обладают особой способностью восстанавливать поврежденные ткани сердца, чего, к сожалению люди лишены: любые травмы сердца могут привести к необратимым повреждениям. Но что, если бы мы могли научиться восстанавливать свои сердца, как мышки?
Команда исследователей под руководством UNSW Sydney разработала микрочип, который может помочь ученым изучить регенеративный потенциал клеток сердца мышей. Этот микрочип, сочетающий в себе микротехнику и биомедицину, может помочь проложить путь новым исследованиям в области регенеративной медицины сердца.
«Мы разработали простой, надежный, дешевый и быстрый способ идентифицировать и отделить эти важные сердечные клетки мыши, способные к регенерации», - говорит ведущий автор доктор Хоссейн Тавассоли, биомедицинский инженер и исследователь стволовых клеток в UNSW Medicine & Health, который проводил эту работу в рамках докторской диссертации.
«В нашем методе используется микрочип, который легко изготовить и который может быть изготовлен в любой лаборатории в мире».
Команда исследователей под руководством UNSW Sydney разработала микрочип, который может помочь ученым изучить регенеративный потенциал клеток сердца мышей. Этот микрочип, сочетающий в себе микротехнику и биомедицину, может помочь проложить путь новым исследованиям в области регенеративной медицины сердца.
«Мы разработали простой, надежный, дешевый и быстрый способ идентифицировать и отделить эти важные сердечные клетки мыши, способные к регенерации», - говорит ведущий автор доктор Хоссейн Тавассоли, биомедицинский инженер и исследователь стволовых клеток в UNSW Medicine & Health, который проводил эту работу в рамках докторской диссертации.
«В нашем методе используется микрочип, который легко изготовить и который может быть изготовлен в любой лаборатории в мире».
Процесс идентификации и разделения клеток сердца мышей довольно сложен.
Во-первых, ученым необходимо отделить правильные типы сердечных клеток (так называемые пролиферативные кардиомиоциты) от других типов клеток, присутствующих в сердце.
Их следующая задача - сохранить клетки живыми.
«Клетки сердца новорожденных мышей очень чувствительны», - говорит д-р Ваше Чандракантан, старший научный сотрудник UNSW Medicine & Health и соавтор исследования.
«Только около 20 процентов обычно выживают в процессе обычного процесса изоляции и разделения. Если мы хотим изучить эти клетки, нам нужно изолировать их до того, как они погибнут».
«Мы снизили нагрузку на эти клетки, сведя к минимуму время изоляции и обработки», - говорит он. «Наш метод может очистить миллионы клеток менее чем за 10 минут.
«Почти все клетки выжили, когда мы использовали наш микрофлюидный чип - более 90 процентов».
Устройство спиральной формы представляет собой микрожидкостный чип, то есть чип, предназначенный для работы с жидкостями в крошечных масштабах. Он фильтрует клетки в соответствии с их размером, отделяя кардиомиоциты от других клеток. Производство чипа стоит менее 500 долларов, что делает его дешевле, чем другие методы изоляции и разделения.
Этот инструмент облегчит исследователям изучение того, как детеныши мышей восстанавливают свое сердце, и смогут ли люди использовать ту же технику.
«Сердечно-сосудистые заболевания - убийца номер один в мире», - говорит доктор Тавассоли. «В Австралии каждые 12 минут кто-то умирает от сердечного приступа, а каждые четыре часа рождается ребенок с пороком сердца.
«Мы надеемся, что наше устройство поможет ускорить исследования болезней сердца».
Во-первых, ученым необходимо отделить правильные типы сердечных клеток (так называемые пролиферативные кардиомиоциты) от других типов клеток, присутствующих в сердце.
Их следующая задача - сохранить клетки живыми.
«Клетки сердца новорожденных мышей очень чувствительны», - говорит д-р Ваше Чандракантан, старший научный сотрудник UNSW Medicine & Health и соавтор исследования.
«Только около 20 процентов обычно выживают в процессе обычного процесса изоляции и разделения. Если мы хотим изучить эти клетки, нам нужно изолировать их до того, как они погибнут».
«Мы снизили нагрузку на эти клетки, сведя к минимуму время изоляции и обработки», - говорит он. «Наш метод может очистить миллионы клеток менее чем за 10 минут.
«Почти все клетки выжили, когда мы использовали наш микрофлюидный чип - более 90 процентов».
Устройство спиральной формы представляет собой микрожидкостный чип, то есть чип, предназначенный для работы с жидкостями в крошечных масштабах. Он фильтрует клетки в соответствии с их размером, отделяя кардиомиоциты от других клеток. Производство чипа стоит менее 500 долларов, что делает его дешевле, чем другие методы изоляции и разделения.
Этот инструмент облегчит исследователям изучение того, как детеныши мышей восстанавливают свое сердце, и смогут ли люди использовать ту же технику.
«Сердечно-сосудистые заболевания - убийца номер один в мире», - говорит доктор Тавассоли. «В Австралии каждые 12 минут кто-то умирает от сердечного приступа, а каждые четыре часа рождается ребенок с пороком сердца.
«Мы надеемся, что наше устройство поможет ускорить исследования болезней сердца».
Характеристика клеток сердца мышей
После того, как клетки сердца были отделены от других клеток с помощью своего чипа, исследователи воспользовались возможностью изучить физико-механические свойства клеток, то есть то, как они реагируют на собственную жизнедеятельность.
Это включало в себя вопросы типа «Как бьются отдельные сердечные клетки?», «Есть ли у этих клеток отличительные особенности?». и «Каковы их различия в размере, форме и эластичности?».
Полученные данные могут дать новые идеи для разработки материалов, восстанавливающих сердечную ткань, таких как сердечные бляшки, каркасы и гидрогели.
«Быстрая широкомасштабная характеристика физико-механических свойств клеток - относительно новая область исследований», - говорит доктор Тавассоли, который сначала получил образование инженера, а затем стал специализироваться на медицине.
«Это первый раз, когда микрофлюидная технология была использована для изучения механических свойств клеток сердца детенышей мыши».
Это включало в себя вопросы типа «Как бьются отдельные сердечные клетки?», «Есть ли у этих клеток отличительные особенности?». и «Каковы их различия в размере, форме и эластичности?».
Полученные данные могут дать новые идеи для разработки материалов, восстанавливающих сердечную ткань, таких как сердечные бляшки, каркасы и гидрогели.
«Быстрая широкомасштабная характеристика физико-механических свойств клеток - относительно новая область исследований», - говорит доктор Тавассоли, который сначала получил образование инженера, а затем стал специализироваться на медицине.
«Это первый раз, когда микрофлюидная технология была использована для изучения механических свойств клеток сердца детенышей мыши».
Многофункциональный микрочип
Доктор Чандракантан говорит, что даже несмотря на то, что микрочип был создан для клеток сердца детенышей мыши, он потенциально может быть адаптирован для использования в других типах клеток.
«Эти принципы совместимы с выделением кардиомиоцитов из клеток сердца мышей любого возраста», - говорит он.
«Мы могли бы также использовать этот метод для отделения не только сердечных клеток, но и всех видов клеток из разных органов».
Доктор Тавассоли говорит, что этот метод может также помочь в других областях медицинских исследований, включая кардиологию, открытие лекарств и наноинженерию. В настоящее время он проводит исследования в Институте Гарвана и Исследовательском центре рака Лоуи о том, как этот метод может помочь в диагностике рака.
«Этот микрочип открывает возможность для новых открытий исследователям всего мира», - говорит он.
«Эти принципы совместимы с выделением кардиомиоцитов из клеток сердца мышей любого возраста», - говорит он.
«Мы могли бы также использовать этот метод для отделения не только сердечных клеток, но и всех видов клеток из разных органов».
Доктор Тавассоли говорит, что этот метод может также помочь в других областях медицинских исследований, включая кардиологию, открытие лекарств и наноинженерию. В настоящее время он проводит исследования в Институте Гарвана и Исследовательском центре рака Лоуи о том, как этот метод может помочь в диагностике рака.
«Этот микрочип открывает возможность для новых открытий исследователям всего мира», - говорит он.