1771992576
2026-02-24 13:10:00
心血管疾患は依然として世界中で主な死因となっています。人間の心臓が薬やさまざまな病気にどのように反応するかをテストすることは困難なプロセスであり、患者が関わる場合にはリスクが伴います。自律的に鼓動し、細胞レベルに至るまでリアルタイムで監視できる新しい三次元「ハート・オン・チップ」モデルは、これらの症状の研究と治療の評価を改善する可能性がある。
カナダのいくつかの機関の研究者らは、自発的に収縮し、カルシウムを動員して筋肉活動を開始し、一般的な薬剤に予測通りに反応することができる、生体工学によって作られた心臓組織の三次元プラットフォームを開発した。
主な革新は、同じモデルに 2 種類のセンサーを統合することであり、組織全体のレベルと各細胞のレベルの両方で心臓活動をリアルタイムで監視できるようになります。
2024年に同じチームによって説明されたバージョンを含む、以前のハートオンチッププラットフォームは、細胞レベルの分析に十分な解像度を備えたセンサーを提供していませんでした。
心血管疾患の多くは心筋の収縮を担う心筋細胞への損傷を伴うため、細胞レベルでのモニタリングが重要です。細胞機能の評価は、このような状態の患者の心不全を予防するために重要です。
このモデルを作成するために、研究者らはラットから心筋細胞と心臓結合組織細胞を採取した。細胞は、増殖を刺激するために繊維状タンパク質と栄養素が豊富なゼラチン状マトリックスに配置され、その後、柔軟なシリコンベースのマイクロチップ上に播種されました。
各モデルには2種類のセンサーが内蔵されています。巨視的なスケールで力を測定するために、心臓組織を 2 つの弾性極の間に配置しました。拍動ごとに変形し、その変形の程度が組織全体の収縮力を反映します。
細胞レベルでの分析のために、柔軟なヒドロゲルベースのマイクロセンサーが組織に導入されました。平均直径約 50 マイクロメートルのこれらの微細構造の変形は、細胞によって生成された局所的な機械的応力を示しています。
著者らは、細胞によって生成される力が心臓組織の形成、リモデリング、収縮効率、さらには組織治癒やがんの進行などの他の生物学的プロセスに影響を与えるため、このアプローチが実験室での疾患検査にとって重要なステップであることを示しています。
このモデルは薬物検査についても評価されました。
研究者らは、組織をよく研究されている 2 つの物質に曝露しました。 1 つ目は、ノルアドレナリンとしても知られるノルエピネフリンで、心臓の活動を高め、心停止を含む血圧を維持するために実際に使用されます。収縮活動を低下させるという反対の効果を得るために、筋肉活動の阻害剤であるブレビスタチンが投与されました。心臓組織は 2 つの物質の既知の効果に従って反応しました。これは、このモデルが一般的な薬剤の作用下で収縮力と心拍数がどのように変化するかを再現できることを示しています。
著者らによれば、さまざまな物質に対する組織反応をリアルタイムで追跡できることは、医薬品開発の前臨床段階や、臨床検査結果を医療現場で迅速に応用することを目的とした研究に役立つという。
次のステップは、心不全を引き起こす可能性のある遺伝性疾患である拡張型心筋症や心拍リズム障害など、さまざまな心臓病を患う患者の細胞を使用して特定の疾患をシミュレーションすることです。
長期的には、このようなモデルにより、薬が処方される前に、患者自身の細胞に対して実行される検査に基づいて治療を選択できるようになる可能性があります。
結果は2月に雑誌に掲載されました ナノマイクロ小。
#心血管疾患の研究と薬の検査のために研究室で開発された新しい心臓モデル