Электрический приказ сердцу

Клетки сердечной мышцы на чипе. Иллюстрация Physorg

Сотрудники лаборатории Ливермор, некогда занимавшейся разработкой рентгеновских лазеров для «Звездных войн», объявили об успешной попытке соединить кремниевый чип с живой сердечной тканью. Университет штата Миннесота сообщил о создании «бионической кожи» с растяжимыми тактильными сенсорами, которая позволит роботам «ощущать» свое окружение. Третья новость пришла из Университета Майами, в котором проводятся клинические испытания островковых трансплантатов, которые вот уже год избавляют диабетиков от ежедневных инъекций инсулина.

Открытие стволовых клеток долгое время не имело практического применения, но постепенно многие молекулярные проблемы были решены. В результате появилась возможность получать жизнеспособные функциональные клетки, которые можно использовать в самых разных целях. Известно, диабет 1 типа – инсулин-зависимый – возникает в результате аутоиммунной атаки лимфоцитов, что приводит к воспалению, убивающему островковые клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин. В Лондонском институте раковых исследований выяснили, что воспаление вызывают лимфоциты (натуральные киллеры), в норме реагирующие на клетки, которые, например, инфицированы вирусом.

Натуральные киллеры неплохо зарекомендовали себя при лечении меланом. В Майами на фоне противовоспалительной терапии пересадили островковые клетки, полученные из стволовых, в результате чего реципиента избавили от необходимости инъекций по крайней мере на протяжении целого года.

В Миннесоте наладили печать растяжимых электронных сенсоров. Тактильные сенсоры могут быть полезными и для людей с разного рода параличами, приводящими к потере кожной и мышечной чувствительности. Пока подобный подход не сочетается с клеточными технологиями, но кто знает, о чем придется узнать в ближайшее время…

Известно, что развитие мозга идет за счет нервных стволовых клеток (НСК). Исследователи из Имперского и Королевского колледжей, а также их коллеги из Оксфорда с помощью магнитно-резонансной томографии проследили за развитием мозга младенцев. Картины получены при сканировании мозга 40 младенцев, начинавшемся уже через несколько дней после рождения детей.

Стволово-клеточные технологии позволяют сегодня получать здоровые и функционально компетентные клетки, которые можно «сажать» на электронные схемы чипов. Анна Ивановская, работающая в Ливерморской лаборатории, видела основную проблему в том, чтобы сконструировать чип подходящей геометрии и настроить его таким образом, чтобы не слишком искажались электрические сигналы клеток сердечной мышцы (кардиомиоцитов) на его поверхности. По преодолении всех препятствий ученые получили прекрасный «полигон» для испытаний новых сердечных средств и проверки их на токсичность. Это, по мнению авторов, ускорит и удешевит разработку новых лекарств, а также углубит наше понимание клеточной биологии и механизмов сокращения вследствие прохождения электрического разряда.

Сердце, как известно, имеет собственную автономную иннервацию, но также находится под влиянием блуждающего нерва. Сигналы, приходящие по нему, стимулируют вполне физиологически нормальное учащение сердцебиения, но оно может увеличивать частоту и под действием страха. Еще хуже, когда электрическая «буря» вызывает неконтролируемую аритмию, с которой довольно трудно бороться. А при остановке сердца врачи перезапускают его с помощью электродов-дефибрилляторов, которые так любят показывать в кино.