Un model inovator de asamblare a inimii reproduce complexitatea tulburărilor valvulare
Un grup multidisciplinar de cercetători a concentrat expertiza sa în genetică, mecanică, chimie și biologie pe un cip de dimensiunea unui timbru poștal pentru a modela o anumită clasă de afecțiuni cardiace.
Sub conducerea lui Guang Li, asociat în Departamentul de Biologie Celulară al Școlii de Medicină, o echipă a reușit să crească valve cardiace pe organoizi, versiuni miniaturale și simplificate ale unei camere cardiace umane. Această cercetare, publicată pe 11 august 2026 în revista Cell Stem Cell, reprezintă un pas important către o înțelegere și tratament mai bun al unor afecțiuni cardiace grave.
Acest tip de cercetare se bazează adesea pe modele animale, unde cercetătorii pot studia dezvoltarea valvelor cardiace care cresc mult mai repede decât cele ale oamenilor (care au nevoie de aproape 10 săptămâni pentru a se dezvolta complet) și nu ridică aceleași dileme etice ca în cazul oamenilor.
Cu toate acestea, Li a declarat: „Valvele umane sunt foarte diferite de valvele animale.” Imaginați-vă diferențele fiziologice și genetice între o persoană și, de exemplu, un pește-zebră. „Pentru a studia bolile valvulare umane, avem nevoie de modele de valve umane.”
Organoizii, crescuți din celule stem pluripotente umane, oferă un astfel de model. Aceste celule stem pot fi generate din piele, sânge sau alte celule și pot fi îndrumate să se dezvolte în celule dintr-o parte a corpului de interes. În acest caz, o inimă umană. Diferite tipuri de organoizi pot fi combinate în „assembloizi” pentru a modela mai bine organele complexe care provin în mod natural din combinații de țesuturi diferite.
O inimă vie și funcțională este mai mult decât un grup de anumite tipuri de celule. Dezvoltarea și funcționarea sa continuă depind, printre altele, de o interacțiune complexă a diferitelor forțe. Pentru a construi analogi ai acestor forțe în model, Li a căutat expertiza inginerilor, inclusiv pe Lance Davidson și Si-Yang Zhen.
Pentru a crea un model, Li a crescut o valvă pe suprafața unui assembloid cardiac – două organoizi formate din diferite tipuri de celule cardiace combinate într-o singură platformă. Apoi, echipa a reușit să stimuleze creșterea, proiectând modalități de a imita forțele care ar acționa asupra unei inimi încorporate, un mediu curgător pentru a simula sângele, o cultură endotelială care simulează celulele ce căptușesc valvele cardiace și chiar un set de bile magnetizate care se mișcau în funcție de plasarea unei curele magnetice pentru a simula contracția musculară.
Cu organoidul care funcționa pentru a simula o inimă cu valve, echipa avea acum un model pe care putea să-l folosească pentru a studia patru tipuri de tulburări valvulare, inclusiv prolapsul valvei mitrale (PVM), o afecțiune genetică care afectează între 7 și 8 milioane de persoane în SUA în orice moment. Când Li a introdus o mutație asociată cu boala, valvele în dezvoltare au arătat semne de PVM. În alte cazuri, a fost simulat sau introdus un prejudiciu pentru a reflecta daunele care pot apărea la valvele unei persoane de-a lungul vieții în condiții precum calcificarea valvelor, leziuni prin criogenie și complicații cauzate de hipoglicemie și diabet.
Li a reușit să înceapă studiul organoizilor, identificând unele căi responsabile pentru problemele de dezvoltare asociate cu PVM și modalități prin care acestea pot fi corectate. De asemenea, a dezvoltat modele pentru deficiențele dobândite și va continua să caute modalități de a le trata.
În continuare, Li intenționează să adauge complexitate assembloizilor săi, crescându-i cu două camere și dezvoltând valvele în interiorul acestora, în loc să le crească pe suprafață, pentru a modela mai bine o inimă umană reală.
