Чтобы понять механизм сердечного недуга, специалисты превратили клетки кожи в клетки сердечной мышцы, изучили нарушения в их работе и... вылечили болезнь.
Технология перепрограммирования клеток помогла сотрудникам медицинского факультета Стэнфордского университета (Stanford University School of Medicine) смоделировать модель болезни сердца и разобраться в ее механизмах на клеточном уровне. Болезнь распознается по нарушению конфигурации зубцов на электрокардиограмме (ЭКГ). Интервал между зубцом Q и зубцом T при этом увеличивается – нарушение так и называют синдромом длинного QT-интервала. Изменение картины электрической активности сердца свидетельствует об изменении проводимости сердечной мышцы – миокарда. Такая патология может привести к опасным последствиям – желудочковой аритмии и внезапной остановке сердца.
Одна из форм генетически вызванного удлинения QT-интервала носит название синдрома Тимоти. Специалистам известно около 10 мутаций, вызывающих эту болезнь (они встречаются у одного из 7 тысяч человек). Но знать генетические дефекты -- не то же самое, что понимать, как именно они работают. Исследовать синдром Тимоти, например, на мышах, проблематично: слишком по-разному бьются человеческое и мышиное сердца: у мыши частота сокращений миокарда достигает 500 в минуту. А исследовать «в пробирке» человеческие клетки сердечной мышцы – кардиомиоциты сложно из-за способа их получения. Биопсия сердца – сложная и небезопасная процедура.
Сердце из кожи
Узнать причину и подобрать лекарства
На такой модели исследователи увидели различия между клетками здоровых и больных. «Модельные сердца» сокращались. Причем, здоровые -- с нормальной сердечной скоростью (60 в минуту), а мутантные – вдвое реже (около 30 в минуту). Кроме того, сокращения мутантных кардиомиоцитов отличались нерегулярностью. Потенциал действия – изменение электрического потенциала на клеточной мембране, лежащее в основе проведения импульса, у мутантных клеток оказался втрое медленнее, чем у контрольных. С использованием конфокального микроскопа и специального индикатора на ионы кальция биологи измерили кальциевую проводимость и нашли, что у мутантных кардиомиоцитов поток ионов кальция через мембрану изменен.
Получилась клеточная модель синдрома длинного QT-интервала, которую можно было использовать для поиска лекарств, которые бы восстанавливали нормальные показатели электрической активности. Ученые проверили на ней один лекарственный препарат и убедились, что он работает. «Мы показали, что технологию «болезни в чашке Петри» можно использовать для проверки лекарственной терапии сердечного заболевания», -- сказал Рикардо Долмеч.
О своей модели ученые написали в последнем выпуске Nature.