Клетки сердечной мышцы вырастили в листьях шпината

Медикам при проведении некоторых операций на сердце требуется живая ткань сердечной мышцы. Получить ее не так просто. Здесь есть два выхода — либо найти донора, либо вырастить мускульную ткань сердечной мышцы самостоятельно. Процесс этот очень непростой и недешевый. В итоге живые ткани сердца всегда в дефиците. Решить проблему, как оказалось, можно при помощи листьев шпината. 

Ученые из Вустерского политехнического института предложили использовать целлюлозную матрицу листа в качестве основы для выращивания ткани, клетки которой снабжаются кислородом и питательными веществами. Для этого используются капилляры самих листьев, через которые пропускают жидкость, схожая по составу с кровью. Таким образом, ученые могут выращивать довольно крупные участки живой ткани, которая сразу готова к трансплантации. 

В проекте приняли участие специалисты из разных сфер. Для реализации идеи к команде Вустерского политехнического института присоединились ученые из Висконсинского университета в Мадисоне и Государственного университета Арканзаса. Результаты работы ученые изложили в статье, опубликованной в Сети.

Это исследование интересно тем, что у растений и животных кардинально разные системы переноса питательных веществ, жидкостей и макромолекул. Правда, есть несколько схожих моментов в принципах работы сердечно-сосудистой системы животных и капиллярной системы растений. Благодаря этому и стала возможной реализация проекта ученых. «Использование бесклеточных каркасов растений открывает возможности для исследований на стыке разных научных направлений для изучения схожести растений и животных», — сообщают ученые в своей работе.

В серии экспериментов ученые вырастили живые клетки сердечной ткани человека на листьях шпината, из которых убрали клетки. Через капилляры каркаса листьев пропускали жидкость, схожую по характеристикам с кровью человека. Клетки сердечной ткани размещались вдоль капилляров с циркулирующей физиологической жидкостью, поставлявшей клеткам питательные вещества и кислород. В итоге клетки не только не погибли, но и продолжали развиваться. По мнению авторов исследования, это открывает возможность выращивания целых слоев мускульной ткани сердца. Такие образцы можно использовать при проведении операций на сердце у людей, пострадавших от инфаркта. 

Сейчас ученые планируют провести аналогичные эксперименты с листьями других растений. «У нас еще много работы, хотя эти результаты очень многообещающие», — говорит Гленн Гаудетт, профессор биомедицинской инженерии в Вустерском политехническом институте. Cо старта проекта к участию в нем решили привлечь специалистов других сфер науки и медицины. Так, в команду сейчас входит специалист по молекулярным механизмам роста и развития клеток человека, специалист по биомедицинскому инжинирингу, специалист по стволовым клеткам и клеткам растений. «В этом проекте нам стала ясна важность междисциплинарных исследований. Когда у вас есть люди с различным опытом и знаниями, они могут предложить решение проблемы, глядя на саму проблему с несколько иной перспективы», — говорит Гаудетт. 

В серии экспериментов принял участие аспирант Джошуа Гершлак, который и предложил использовать листья шпината. Центральная жила листа показалась ему похожей на аорту, поэтому именно личное впечатление сыграло важную роль. 

Для того, чтобы лист растения можно было бы использовать для выращивания клеток тканей животных и человека, его необходимо лишить родных клеток и всех компонентов, кроме целлюлозы. Целлюлозная основа и стала базой для роста клеток. «Целлюлоза биосовместима и используется во многих направлениях регенеративной медицины, включая лечение сильных повреждений тканей и костей», — говорят участники исследования.

Кроме шпината, ученые очищали от клеток и листья петрушки, однолетней полыни и корни арахиса. Но лучшие результаты показал все же шпинат. Его листья крупные, прочные, остающейся после очищения полезной площади целлюлозной основы вполне достаточно для выращивания тканей.