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Organoids cardíacos humanos para modelar condições fisiológicos durante um cardíaco de ataque

Nos E.U., alguém tem um cardíaco de ataque cada 40 segundos, no entanto os pesquisadores não tiveram um modelo esse imitam inteiramente o que ocorre no coração humano após um cardíaco de ataque.

Uma equipe dos investigador na universidade de South Carolina médica (MUSC) e de universidade de Clemson relatou recentemente em um artigo na engenharia biomedicável da natureza que desenvolveram os organoids cardíacos humanos menos de 1 milímetro no diâmetro que se assemelham pròxima às circunstâncias fisiológicos que ocorrem durante um cardíaco de ataque.

A equipe foi conduzida pelo bioengineer Ying Mei, o Ph.D., que guardara uma posição comum da faculdade em MUSC e em universidade de Clemson. É parte do programa da tecnologia biológica de MUSC Clemson, que coloca bioengineers de Clemson e estudantes doutorais da tecnologia biológica no terreno de MUSC de modo que possam interagir com os clínicos com necessidade das soluções de engenharia. O autor principal do artigo, Dylan Richards, Ph.D., é um graduado do programa comum.

Nós podíamos essencialmente tomar que a natureza 3D complexa de um cardíaco de ataque e reduz o tamanho então d em um modelo do microtissue.”

Dylan Richards, Ph.D., autor principal

Organoids é os tecidos multicellular tridimensionais que são menos de 1 milímetro no diâmetro. Estes organoids, ou os microtissues, função gostam de suas contrapartes sem redução. Neste caso, os organoids do coração realmente batem e contratam como o coração humano faz. Este modelo usa células estaminais pluripotent induzidas, quase como do “pilhas pai,” essa partilha e amadurece-se em diversos tipos de pilhas do coração que interactivo e auto-monte para formar o organoid.

Tradicional, os biólogos usam pilhas em um prato ou em modelos do animal, tais como ratos ou ratos, para modelar as doenças que estão sendo estudadas. Estes métodos têm suas próprias desvantagens que o modelo organoid supera.

As pilhas em um prato são grandes para aprender coisas a nível celular, mas é muito não natural para pilhas crescer em duas dimensões em uma superfície plana.

Os modelos animais são muito úteis em tomar os passos seguintes para recapitular o que acontece no corpo humano, mas os organoids, especialmente aqueles para o coração, são os mais próximos a recrear o que ocorre nos seres humanos.

“Os corações dos ratos e dos ratos bateram cinco a 10 vezes mais rapidamente do que aqueles dos seres humanos,” Richards explicaram. “Como aqueles mecanismos trabalham fisicamente - a electrofisiologia e a acção de bombeamento - é apenas diferente devido à escala.”

Ao contrário, o organoid cardíaco recreia uma versão humana do coração e assemelha-se pròxima à deficiência orgânica do tecido que ocorre após a falta do oxigênio causada por um cardíaco de ataque. Porque é muito difícil obter uma amostra imediatamente depois que um cardíaco de ataque ocorre, a maioria do que nós sabemos sobre cardíaco de ataque vem das observações feitas longas após a falta inicial do oxigênio. O modelo organoid preenche esta diferença, permitindo o visualização imediatamente depois da privação do oxigênio.

“Isto pode ajudar-nos a compreender melhor como as pilhas respondem no curto prazo e, por sua vez, como isso faz a maneira para dano a longo prazo,” disse Richards do modelo organoid.

Este modelo igualmente permite pesquisadores de testar se as drogas de coração melhoram resultados do cardíaco de ataque.

“Poderia ajudar-nos a determinar se uma droga é eficaz em impedir algum deste dano ou em impedir uma resposta prejudicial a uma falta do oxigênio,” explicou Richards.

O modelo poderia igualmente fornecer uma maneira de testar se uma droga que fosse segura em um coração saudável é igualmente segura em uma doente. Tal informação poderia guiar médicos em drogas de prescrição mais apropriadamente nos pacientes que tiveram condições de coração de preexistência na altura do cardíaco de ataque.

Em curto, o modelo fornece pesquisadores uma compreensão dos eventos adiantados de um cardíaco de ataque que não tenham antes. Mas Mei pretende fazer o modelo mesmo melhor incluindo pilhas imunes. As pilhas imunes são responsáveis para limpar para fora todas as pilhas inoperantes causadas pelo cardíaco de ataque, mas ao fazê-lo, podem determinar como as pilhas imunes jogam um papel na reestruturação do tecido do coração após dano de uma falta do oxigênio. O laboratório de Mei gostaria de estudar como fazem assim na esperança de impedir a morte do danificado mas ainda áreas habitáveis do coração.

Mei igualmente gostaria de examinar os efeitos das genéticas dos pacientes em seus resultados. Seu laboratório está trabalhando actualmente em criar organoids das pilhas dos pacientes com os resultados diversos. Aqueles organoids podem então ser usados para ajudar-nos a compreender mais inteiramente como o perfil genético específico de um paciente afecta sua recuperação.

“Nós não somos primeiros para recapitular a resposta celular ou mesmo do tecido-nível. Eu argumentiria, contudo, que nós somos primeiros para recapitular a resposta do órgão-nível,” disse Mei.

Source:
Journal reference:

Richards, D.J., et al. (2020) Human cardiac organoids for the modelling of myocardial infarction and drug cardiotoxicity. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-020-0539-4.