Интеграция светочувствительных кардиомиоцитов в сердечные культуры как модель оптического биопейсмейкера

Для возможного применения в терапии нарушений ритма сердца в настоящее время изучаются способы восстановления функций его проводящей системы с использованием репрограммированных клеток и биологических материалов, которые могли бы обеспечивать стабильный физиологический ритм в течение всей жизни, в частности, после интрамиокардиальной трансплантации. Однако, важным остается вопрос их выживаемости и образования электрофизиологических связей с кардиомиоцитами реципиента. В данной работе в качестве поисков рабочих подходов к созданию оптического биологического водителя ритма изучалась эффективность различных способов внесения и интеграции светочувствительной линии кардиомиоцитов ChR2-HL-1 в монослой неонатальных кардиомиоцитов крысы. Для исследования были выбраны два подхода к со-культивированию: интеграция в монослой изолированных клеток и кластеров линии Ch2-HL-1 в различной концентрации. Эффективность полученного таким образом модельного водителя ритма оценивалась следующими способами: методом оптического картирования производилась регистрация волн возбуждения, инициированных оптической стимуляцией, воздействующей исключительно на клетки линии Ch2-HL-1; иммуноцитохимическими методами производилась характеристика морфологии полученной со-культуры и оценивалась степень интеграции внесенных в монослой структур. В ходе проведенных исследований было показано, что наиболее эффективным методом является кластерный способ внесения клеток в первичную культуру: 100 % образцов с кластерами, внесенные спустя 6 ч. культивации монослоя, проявляли стабильную генерацию волн возбуждения на физиологически значимых частотах внешней стимуляции, по сравнению с 88 % для образцов с внесенными изолированными клетками на значениях частот, ниже физиологических. Более того, образцы с кластерным методом внесения в культуру оказались гораздо более устойчивыми (100 % при кластерном методе и 25 % при внесении изолированных клеток] к воздействию блокатора натриевых каналов, лидокаина. При этом эффективность интеграции зависела от условий роста клеток, что подробнее показано в результатах исследования. Полученные результаты в дальнейшем могут быть применены в разработке биологического водителя ритма.

биологический пейсмейкер, кардиомиоциты, клеточная культура, оптическое картирование