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I ricercatori sviluppano i organoids funzionali del cuore 3D dalle cellule staminali embrionali del mouse

Lo sviluppo del cuore poichè accade in vivo, o in un organismo vivente, è un trattamento complesso che è stato tradizionalmente difficile da imitare in vitro, o in laboratorio. In un nuovo studio, i ricercatori dall'università medica e dentaria di Tokyo (TMDU) hanno sviluppato i organoids funzionali tridimensionali del cuore dalle cellule staminali embrionali del mouse che somigliano molto attentamente al cuore di sviluppo.

Il cuore consiste dei livelli multipli di tessuto compreso molti tipi differenti delle cellule, compreso il muscolo di cuore funzionante, le celle del tessuto connettivo e le celle che compongono i vasi sanguigni. Queste celle lavorano insieme per assicurare un perfetto funzionamento del cuore e così l'offerta costante di sangue fresco e ossigenato al resto dell'organismo.

Lo studio di tutti i moduli della malattia di cuore in laboratorio e sviluppare le droghe novelle per trattare queste malattie richiedono i modelli di malattia che somigliano molto attentamente al cuore reale. Mentre lo sforzo è stato fatto per generare le celle di muscolo del cuore in vitro, queste celle presenti come mucchi senza l'organizzazione del tessuto veduta in vivo.

Malgrado la sua funzione apparentemente semplice, il cuore è un organo complesso con una struttura ancor più complessa. Per raggiungere quel livello di complessità strutturale, durante lo sviluppo il cuore è esposto ad una miriade dei segnali. Abbiamo voluto sfruttare la nostra conoscenza delle molecole di segnalazione durante lo sviluppo del cuore e generare i organoids del cuore che somigliano più molto attentamente al cuore di sviluppo delle tecniche correnti.„

I professor Jiyoung Lee e Fumitoshi Ishino, autori corrispondenti dello studio

Per raggiungere il loro scopo, i ricercatori hanno esaminato i fattori coinvolgere nello sviluppo del cuore in vivo ed hanno speculato che il fattore di crescita del fibroblasto della proteina 4 (FGF4) e un complesso che consiste del laminin delle proteine e del entactin (complesso) di LN/ET, che sono conosciuti è espresso nel cuore embrionale, è necessario e sufficiente per permettere alla similarità strutturale fra i organoids del cuore ed il cuore embrionale reale. Effettivamente, le cellule staminali embrionali del mouse hanno esposto a FGF4 e LN/ET ha mostrato la considerevole similarità al cuore di sviluppo basato sulle analisi strutturali come pure molecolari.

Intrigante, il trattamento dello sviluppo nei organoids del cuore ha riflesso molto attentamente i cambiamenti morfologici durante lo sviluppo embrionale del cuore in vivo. Uno sguardo più attento alle componenti cellulari che compongono i organoids del cuore ha rivelato che le celle del cuore embrionale, compreso le celle di tutte e quattro le camere come pure del sistema della conduzione, erano presenti nell'organizzazione strutturale veduta durante lo sviluppo embrionale. D'importanza, i organoids del cuore hanno posseduto i beni funzionali vicino al loro vivo in- - controparti.

“Questi sono risultati notevoli che mostrano come il nostro metodo fornisce un modello biomimetic del cuore di sviluppo facendo uso di un protocollo piuttosto semplice. Questo strumento potrebbe essere utile nello studio dei trattamenti molecolari durante lo sviluppo del cuore e nel mettere a punto e nello sperimentare le droghe novelle contro la malattia di cuore,„ dica i professor Lee e Ishino.

Source:
Journal reference:

Lee, J., et al. (2020) In vitro generation of functional murine heart organoids via FGF4 and extracellular matrix. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-18031-5.