Разработан щадящий способ изучения работы сердца

Работа опубликована в журнале Annals of Biomedical Engineering. Сердечная ткань — это особый вид мышечной ткани. По ней распространяются волны возбуждения, вызывающие сокращение в волокнах, из которых она состоит. Эти волны координируют работу отделов сердца, обеспечивающих нормальную сердечную деятельность. Многие болезни сердца — например, аритмии — связаны с нарушением проведения волн возбуждения или возникновением каких-то особых режимов их распространения.

Фундаментальные исследования особенностей распространения волн возбуждения по сердечной ткани помогают ученым понимать, как функционирует сердце, как возникают аритмии, как различные препараты и вещества действуют на процессы, происходящие в сердце.

Одним из стандартных методов наблюдения за волнами возбуждения является оптическое картирование: с применением флуоресцентных красителей ученые визуализируют распространение возбуждения по сердечной ткани, отслеживают изменения при помощи чувствительных видеокамер, затем анализируют результаты.

У такого метода есть недостатки. Во-первых, подходящие красители и камеры достаточно дорогие. Во-вторых, краситель воздействует на клетки образца сердечной ткани. Клетки под его воздействием не живут долго, а само красящее вещество может взаимодействовать с исследуемыми препаратами и «мешать» эксперименту.

«Мы обнаружили, что если выращивать культуру сердечной ткани на эластичной подложке из полидиметилсилоксана, распространение волны возбуждения видно глазом в микроскоп безо всякого красителя», — говорит Константин Гурия, старший научный сотрудник лаборатории биофизики возбудимых систем МФТИ.

Это наблюдение легло в основу нового метода: сердечная ткань выращивается на эластичной подложке, и когда во время эксперимента волна возбуждения распространяется по волокнам, от этого деформируется и подложка. Процесс можно оптически регистрировать с помощью косого освещения. Причем достаточно использовать камеру уровня GoPro.

«Мы предложили метод, который проще и дешевле обычного картирования. Но его главное конкурентное преимущество в том, что мы точно уверены, что вещество, которое исследуем, не взаимодействует с красителем, поскольку он не нужен для визуализации», — комментирует Константин Агладзе, заведующий лабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ.

Метод может быть использован, например, для простого и доступного тестирования различных процессов на культурах тканей, выращенных из стволовых клеток. Его можно автоматизировать, а также с его помощью возможно проводить более долгие наблюдения, чем с обычным картированием.  

ФизТех

270 статей

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.

Показать больше