Om te begrijpen wat er precies gebeurt bij een hartinfarct, hebben biomedisch ingenieurs nu organoïden gemaakt van hartweefsel. Die klompjes cellen gedragen zich ongeveer als een kloppend hart en zijn daarmee erg geschikt voor het doen van onderzoek.
Bij een hartinfarct is een van de kransslagaders van het hart verstopt en krijgt het hart te weinig zuurstof. Een deel van de hartspier sterft af en daardoor kan hij niet meer voldoende samentrekken en dus minder goed het bloed rondpompen.
Maar dit is op het niveau van ‘het hart als machine die bloed rondpompt’. Wat er gebeurt met de cellen van het hart tijdens en vlak na een hartinfarct, daarover is veel minder bekend. Wat gebeurt er binnenin een hart dat opeens niet genoeg zuurstof meer krijgt? Op die vragen richten wetenschappers zich al een tijdje.
Mini-hartjes
Bij die zoektocht krijgen ze er nu een hulpmiddel bij. Onderzoekers van de Medical University of South Carolina in de Verenigde Staten hebben kleine, driedimensionale model-hartjes ontwikkeld die zich net zo gedragen als een echt hart. Ze bestaan alleen in het laboratorium, maar kloppen wel en leven echt.
Deze zogeheten organoïden hebben een diameter van minder dan een millimeter, bevatten de verschillende soorten cellen van het hart en bootsen de fysiologische omstandigheden na die zich voordoen tijdens een hartinfarct. De wetenschappers schrijven erover in een artikel in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Biomedical Engineering.
Onnatuurlijk
Zo’n hart-organoïde heeft ongeveer een bolvorm en klopt en trekt samen, net als een echt menselijk hart. Het mini-orgaantje is een ideale omgeving voor het verrichten van wetenschappelijk onderzoek aan het hart. Dat doen in levende mensen is ingewikkeld en mogelijk zelf gevaarlijk. Een alternatieve manier om kennis op de te doen over hartcellen is om ze in een petrischaaltje te bestuderen, maar het is niet natuurlijk voor cellen om te groeien op een tweedimensionaal oppervlak.
Dier en mens
Dan is er onderzoek met dierproeven, dat ook inzichten geeft in wat er gebeurt in mensen. Maar op een bepaald moment worden de verschillen tussen dier en mens te groot. ‘Een hart van een rat of een muis slaat vijf tot tien keer sneller dan dat van een mens,’ zegt hoofdonderzoeker Dylan Richards in een persbericht. ‘Hoe die mechanismen fysiek werken - de elektrofysiologie en de pompwerking - is alleen al vanwege de schaal anders.’
Biomedische wetenschappers willen graag weten wat er precies gebeurt in hart vlak na het infarct. Het is heel moeilijk om direct na het hartinfarct een monster te nemen van hartweefsel en de meeste kennis over hartinfarcten komt dan ook van metingen die zijn gedaan lang nadat het infarct plaatsvond.
Schade
Om deze kennisleemte te vullen, is de hoop nu gevestigd op de organoïden van Richards en collega’s. ‘Die kunnen ons helpen om beter te begrijpen hoe cellen op korte termijn reageren. En vervolgens hoe hierna schade voor de lange termijn ontstaat’, aldus Richards in het persbericht.
En waar dit gaat over de biologie van mensen, de onderzoekers denken dat de organoïden ook te gebruiken zijn voor het testen van hartmedicijnen. ‘Met de organoïden willen we bepalen of een medicijn effectief is bij het voorkomen van een deel van de schade of zelfs het voorkomen van een schadelijke reactie op een tijdelijk zuurstoftekort in het hart.’
Het hart vlak na een infarct wordt nagebootst door te weinig zuurstof te geven aan organoïden van hartweefsel. Illustraties Dylan Richards
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.