Sydän sykkii mikrosirulla

Biotekniikan professori Kevin Healyn johtama tutkimustyö on tuottanut mikrosirulle sydämen lihassolujen sykkivän verkoston, joka mallintaa ihmisen sydämen kudosta.

Tämä organ-on-a-chip on merkittävä edistysaskel kehittää tarkkoja ja nopeita testausmenetelmiä lääketoksisuudelle. Viime kädessä ne voisivat korvata koe-eläinten käytön seulottaessa lääkkeiden turvallisuutta ja tehokkuutta.

Melkoinen osa eläimillä tehdyistä lääkekokeista epäonnistuvat arvioitaessa ihmisten reaktioita uusille lääkkeille. Tämä johtuu eroista biologisien lajien välillä esimeriksi sydänsolujen ionikanavien suhteen ja monet sydänlääkkeet vaikuttavat juuri näihin kanaviin.

Kehitetyn mikrofysiologisen järjestelmän ominaisuudet ovat verrattavissa ihmisen sydämeen. Mikrofluidiset kanavat kummallakin puolella erikoisrakenteista solukanavaa toimivat verisuonien tapaan, matkien ravinteiden ja lääkkeiden vaihtoa ihmisen kudoksissa.

Järjestelmä ei ole yksinkertainen soluviljelmä ja vaan dynaaminen ja jäljittelee sitä miten kehomme kudos todella altistuu ravinteille ja lääkkeille.

Sydänsolut ovat peräisin ihmisen monikykyisistä kantasoluista. 24 tunnin kuluessa solukanavaan siirron jälkeen ne alkavat lyömään omaan normaaliin fysiologiseen tahtiinsa nopeudella 55 - 80 lyöntiä minuutissa.

Järjestelmää testattiin seuraamalla sydänsolujen reaktiota tunnetuille sydänlääkkeille. Lääke, jota käytetään hitaan sykenopeuden hoitoon, sai lyöntinopeuden nousemaan aina 124 lyöntiin minuutissa. Muokatut sydänkudokset pysyivät elinkelpoisena ja toimivina usean viikon ajan.

Tutkijat totesivat, että heart-on-a-chip sirua voitaisiin myös muokata mallintamaan ihmisen geneettisiä sairauksia tai seulomaan yksilön reaktioita lääkkeille ja ehkä myös mallintamaan usean elimen vuorovaikutuksia.

- Sydämen ja maksan kudoksien linkittäminen antaisi tietoa siitä onko lääke, joka toimii hyvin sydämessä olla myöhemmin maksalle myrkyllinen", toteaa Healy UC Berkeley yliopiston tiedotteessa.

Mikropiiritekniikan olemuksen mukaisesti näitä piirejä voidaan valmistaa massiivisesti rinnakkain ja näin luoda monitoiminen testisarja. Tapahtumien seurantaan käytetään tavanomaista mikroskooppia ja videokuvausta.