Выращенные на графене клетки сердца сокращаются из-за света

Биологи вырастили клетки сердца на подложке из графена – одиночного слоя шестигранников из атомов углерода. Оказалось, что такая конструкция позволяет управлять электрическими импульсами в клетках сердца с помощью света. Статья об этом вышла в журнале Science Advances.

Многие ткани в нашем организме проводят электрический ток, что отличает их от пластиковых или стеклянных чашек Петри, на которых клетки выращивают в лаборатории. Это свойство очень важно для нейронов и мышечных клеток, функции которых во многом опираются на электричество.

Ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего задумались над этим, заметив, что клетки сердца гораздо лучше растут на электропроводном графене, чем на поверхностях из пластика или стекла. Они получили клетки сердечной мышцы из клеток кожи, проведя их через стадию индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Затем такие клетки сердца вырастили на графеновой поверхности.

Зная, что графен может генерировать электричество под воздействием света, ученые создали подходящий источник света, который заставлял графен вырабатывать ток буквально по команде, из-за чего клетки сердца на нем меняли темп сокращения. Управлять такой системой оказалось поразительно легко. Чтобы заставить клетки сокращаться в два-три раза быстрее, нужно во столько жар увеличить интенсивность света или сделать графеновую подложку толще.

Исследование с графеном повторили на сердце живого организма – эмбриона популярного модельного объекта, рыбки данио рерио. Обычно при изобретении нового материала этот эксперимент приводит к гибели некоторого количества клеток, однако в данном случае все они остались живы и невредимы.

Ученые надеются применить свои результаты для исследований новых фармацевтических препаратов, которые должны влиять на сердечный ритм. Они предполагают, что в наши дни многие потенциально полезные соединения не доходят до стадий опытов на животных и клинических испытаний, так как клетки, выращенные на стекле или пластике, ведут себя совсем не так, как в живом организме.

Исследователи уже успели проверить на растущих на графене клетках мексилетин. Это вещество входит в состав препаратов от аритмии. Его особенность в том, что он начинает действовать только когда сердце сокращается слишком быстро. Ученые добавили препарат к клеткам, на которые светили с разной интенсивностью. Чем быстрее клетки сокращались, тем сильнее проявлялся эффект мексилетина.

Также ученые считают, что их метод может быть использован для создания искусственных устройств для контроля над сердечным ритмом, поиска обезболивающих препаратов и лекарств, которые избирательно уничтожают раковые клетки, не затрагивая здоровые.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.