Ученые из Московского физико-технического института и Института цитологии и генетики СО РАН тест, который с высокой точностью определит, обладает ли лекарство побочным действием в виде тахиаритмии — наиболее опасного вида аритмии сердца.
Ученые предложили систему, которая позволяет тестировать препараты на сердечных клетках человека — кардиомиоцитах. При этом строительным материалом лоскута сердечной ткани стали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). Это клетки, которые могут выполнять роль стволовых клеток, а получаются путем генетических манипуляций из обычных клеток организма. Достаточно взять за основу соскоб или порядка 10 миллилитров крови.
«Из ИПСК можно получить клетки любой ткани. Но мы производим сердечные, так как они важны для нашего теста. Его минимальная применимость — получение клеток здорового человека и использование их как материала для тестирования фармпрепаратов, а максимальная — составление паспорта чувствительности конкретного человека к разным лекарствам, в данном случае для сердца. То есть в перспективе методика станет инструментом персонализированной медицины», — рассказал Константин Агладзе, первый автор и заведующий лабораторией биофизики возбудимых систем МФТИ, в которой проводились исследования.
Полученные сердечные клетки выстилаются на подложку в двумерный слой. Так как они способны размножаться самостоятельно, ученым несложно произвести достаточное для исследования количество в течение нескольких дней. Когда тестовый материал готов, в нем делается надрез и с помощью электрических импульсов запускается волна возбуждения. Когда она пытается обойти препятствие, возникает вращающаяся спиральная волна. Это и вызывает ускоренное биение сердца.
Увидеть и зафиксировать весь процесс помогают флуоресценция и высокочувствительная скоростная видеокамера. Если добавление тестируемого вещества на сердечную ткань становится причиной возникновения множества спиральных волн, то это указывает на побочное действие в виде аритмии сердца.
Полученные результаты значительно увеличивают точность токсикологической экспертизы лекарств. К тому же полностью отпадает необходимость проведения подобных тестов на животных. Теперь ученые задумываются о способах усовершенствовать тест. Например, многослойный образец позволит делать высокопроизводительный скрининг и проверять сразу несколько десятков химических веществ одновременно. Однако такая методика требует дополнительных исследований.
