Δεν υπάρχει ασφαλής τρόπος για να δείτε από κοντά την ανθρώπινη καρδιά καθώς λειτουργεί. Δεν μπορείτε απλώς να την βγάλετε έξω, να ρίξετε μια ματιά και μετά να την τοποθετήσετε ξανά. Οι επιστήμονες έχουν δοκιμάσει διαφορετικούς τρόπους για να το ξεπεράσουν θεμελιώδες πρόβλημα. Έχουν συνδέσει τις καρδιές των πτωμάτων σε μηχανές για να τις κάνουν να αντλούν ξανά, έχουν συνδέσει ιστούς καρδιάς που έχουν αναπτυχθεί στο εργαστήριο σε ελατήρια για να τα παρακολουθούν να διαστέλλονται και να συστέλλονται. Κάθε προσέγγιση έχει τα ελαττώματά της: οι αναζωογονημένες καρδιές μπορούν να χτυπήσουν μόνο για λίγες ώρες. Τα ελατήρια δεν μπορούν να αναπαράγουν τις δυνάμεις που ασκούνται στον πραγματικό μυ. Αλλά η καλύτερη κατανόηση αυτού του ζωτικού οργάνου είναι επείγουσα. Στην Αμερική, κάποιος πεθαίνει από καρδιακή νόσο κάθε 36 δευτερόλεπτα, σύμφωνα με τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων.
Τώρα, μια διεπιστημονική ομάδα μηχανικών, βιολόγων και γενετιστών έχει αναπτύξει έναν νέο τρόπο μελέτης της καρδιάς: κατασκεύασαν ένα μικροσκοπικό αντίγραφο ενός θαλάμου καρδιάς από έναν συνδυασμό εξαρτημάτων νανομηχανικής και ανθρώπινου καρδιακού ιστού. Δεν υπάρχουν ελατήρια ή εξωτερικές πηγές ενέργειας – όπως το πραγματικό πράγμα, απλώς χτυπά από μόνο του, καθοδηγούμενο από τον ζωντανό ιστό της καρδιάς που αναπτύσσεται από βλαστοκύτταρα. Η συσκευή θα μπορούσε να δώσει στους ερευνητές μια πιο ακριβή εικόνα του τρόπου λειτουργίας του οργάνου, επιτρέποντάς τους να παρακολουθούν πώς αναπτύσσεται η καρδιά στο έμβρυο, να μελετούν τον αντίκτυπο της ασθένειας και να ελέγχουν την πιθανή αποτελεσματικότητα και τις παρενέργειες των νέων θεραπειών – όλα με μηδενικό κίνδυνο ασθενείς και χωρίς να φύγουν από εργαστήριο.
Η ομάδα υπό την ηγεσία του Πανεπιστημίου της Βοστώνης πίσω από το gadget – με το παρατσούκλι miniPUMP, και επίσημα γνωστή ως καρδιακή μινιατούρα Ακριβείας με δυνατότητα Unidirectional Microfluidic Pump – λέει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να ανοίξει το δρόμο για την κατασκευή εργαστηριακών εκδόσεων άλλων οργάνων, από τους πνεύμονες έως τους νεφρούς. Τα ευρήματά τους έχουν δημοσιευτεί στο Science Advances. “Μπορούμε να μελετήσουμε την εξέλιξη της νόσου με τρόπο που δεν ήταν δυνατό στο παρελθόν”, λέει η Alice White, καθηγήτρια του BU College of Engineering και πρόεδρος μηχανολογίας. “Επιλέξαμε να δουλέψουμε στον καρδιακό ιστό λόγω της ιδιαίτερα περίπλοκης μηχανικής του, αλλά δείξαμε ότι, όταν παίρνετε τη νανοτεχνολογία και την παντρεύετε με τη μηχανική ιστών, υπάρχει πιθανότητα να αναπαραχθεί αυτό για πολλά όργανα”.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η συσκευή θα μπορούσε τελικά να επιταχύνει τη διαδικασία ανάπτυξης του φαρμάκου, καθιστώντας την ταχύτερη και φθηνότερη. Αντί να ξοδέψουν εκατομμύρια -και πιθανώς δεκαετίες- για να μετακινήσουν ένα φαρμακευτικό φάρμακο μέσω του αγωγού ανάπτυξης μόνο για να το δουν να πέφτει στο τελευταίο εμπόδιο όταν δοκιμάζεται σε ανθρώπους, οι ερευνητές θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το miniPUMP στην αρχή για να προβλέψουν καλύτερα την επιτυχία ή την αποτυχία. Το έργο είναι μέρος του CELL-MET, ενός πολυθεσμικού Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών Μηχανικής Έρευνας για τα Κυτταρικά Μεταϋλικά του οποίου ηγείται η BU. Στόχος του κέντρου είναι να αναγεννήσει τον άρρωστο ανθρώπινο καρδιακό ιστό, δημιουργώντας μια κοινότητα επιστημόνων και ειδικών του κλάδου για να δοκιμάσουν νέα φάρμακα και να δημιουργήσουν τεχνητά εμφυτεύσιμα έμπλαστρα για καρδιές που έχουν υποστεί βλάβη από καρδιακές προσβολές ή ασθένειες.