Исследователи из Токийского столичного института медицинских наук предложили новый подход к созданию клеток сердца из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (иПСК). Авторы работы решили скопировать природный процесс, который происходит в организме человека при взрослении сердечной ткани. Результаты исследования были опубликованы онлайн в журнале Communications Biology в понедельник, 17 августа 2026 года.

Трудности создания зрелой сердечной ткани в лаборатории

Стволовые клетки способны превращаться в любые ткани организма, открывая широкие возможности для медицины. Врачи уже проводят клинические испытания трансплантаций сердечных клеток, выращенных в лаборатории. Однако у этих клеточных материалов есть серьезный недостаток. Полученные из обычных стволовых клеток кардиомиоциты остаются незрелыми, напоминая ткани эмбриона или плода.

В человеческом организме большинство клеток содержат диплоидный набор хромосом — 23 пары, то есть всего 46 хромосом, унаследованных от обоих родителей. Но по мере взросления некоторые типы клеток, включая кардиомиоциты и гепатоциты печени, проходят через полиплоидизацию, когда количество хромосомных наборов увеличивается. У взрослого человека примерно 80 процентов кардиомиоцитов являются тетраплоидными и содержат четыре копии каждого из 23 наборов хромосом. Обычные лабораторные методики ранее не умели повторять это естественное удвоение у клеток, выращенных из иПСК.

Инновационная технология слияния клеток

Раньше исследователи пытались удваивать хромосомы уже после того, как стволовые клетки превращались в сердечные, но этот путь не принес успеха. Группа специалистов под руководством Юичиро Мияоки применила принципиально другую стратегию. В исследовании участвовали Иттецу Накадзима, Юичиро Мияоки (совместно работающий в Институте науки Токио и Университете Отяномидзу) и Мицуёси Симанэ из Nanion Technologies Japan K.K. Они решили удвоить набор хромосом у самих иПСК еще до начала их дифференцировки в кардиомиоциты.

Для соединения клеток специалисты использовали вирус Сендай, обладающий известным эффектом слияния и активно применяемый в подобных протоколах. В результате получились тетраплоидные иПСК, которые немного превосходили по размеру обычные диплоидные клетки, стабильно удерживали четыре набора хромосом и сохраняли плюрипотентность. Когда эти измененные стволовые клетки превратили в кардиомиоциты, новые клетки тоже оказались крупнее стандартных аналогов, что соответствует поведению живых тканей при взрослении.

Анализ методом секвенирования РНК показал, что у таких тетраплоидных клеточных структур заметно снижена активность генов, связанных с клеточным циклом. В организме человека кардиомиоциты активно делятся на эмбриональной стадии, но останавливают деление и удваивают хромосомы при созревании. Это доказывает, что полученные клетки генетически близки к зрелым аналогам. Кроме того, у них увеличилось количество митохондрий и выросла их функциональная емкость, что обеспечивает энергозатратное сокращение.

Измерения электрического импеданса подтвердили, что новые кардиомиоциты сокращаются значительно сильнее и быстрее стандартных аналогов. Сильные и быстрые сокращения служат ключевым признаком зрелой сердечной ткани. Разработанная технология поможет в создании трансплантатов для лечения сердечной недостаточности, тестировании новых лекарств и построении точных моделей заболеваний.