Karta över hjärtat ger nya insikter om fosters utveckling och om hjärtfel

Ett forskarteam, lett av institutionen för genteknologi vid KTH, har tagit fram en detaljerad karta över det mänskliga hjärtats utveckling, som visar hur olika cellgrupper är arrangerade och hur de samspelar i utvecklingen av hjärtat hos ett foster. Kartan har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Nature Genetics.

- Många hjärtsjukdomar uppstår tidigt i utvecklingen och därför är den tidsperioden så viktig när det handlar om att fastställa huruvida hjärtat är friskt, säger Enikő Lázár, medförfattare till studien.

- Kartan är som en slags ritning som visar hur flera viktiga delar av hjärtat – som exempelvis pacemakersystemet, hjärtklaffarna och väggen mellan de övre kamrarna – formas och fungerar, säger Enikő Lázár.

Forskarna upptäckte bland annat en tidigare okänd grupp celler som producerar adrenalin.

Enikő Lázár säger att det sannolikt bara är vi människor som har denna typ av celler och att de kan hjälpa hjärtat att anpassa sig till låga syrenivåer under fosterstadiet och vid förlossningen.

Detta kan vara en förklaring till hur fostrets hjärta anpassar sig till stress. Dessutom skulle det möjligen kunna vara ursprunget till en form av sällsynta hjärttumörer – feokromocytom.

KTH-professorn Joakim Lundeberg, som ledde forskargruppen, säger att de i sitt arbete använt sig av banbrytande teknik som uppfunnits vid KTH och som gör det möjligt för forskare att studera aktiviteten hos alla gener i mänsklig vävnad.

- Denna metod för spatial transkriptomik möjliggör visualisering och analys av hela spektrumet av budbärar-RNA, eller mRNA, molekyler som uttrycks av en organism, säger Raphaël Mauron, medförfattare till studien.

- Med en noggrann bioinformatisk analys kan vi få reda på detaljer om hjärtats utveckling som inte var möjliga att få fram för bara några år sedan, säger Raphaël Mauron.

Forskarna har använt sig av Karolinska Institutets ”Developmental Tissue Bank” och har kunnat identifiera över 70 olika typer av celler. Man har upptäckt en överraskande variation bland vissa stödceller, och kan också se hur nervförbindelser bildas.

Andra viktiga insikter:

• Cellerna som bildar hjärtklaffar och förmaksseptum är mångsidiga, vilket ger ledtrådar till hur hjärtats inre strukturer bildas och varför vissa medfödda hjärtfel – som klaffmissbildningar eller hål mellan kammare – uppstår.

• Fostrets hjärta har en variation av stödceller (mesenkymala celler) som utgör ett slags byggnadsställning för att bidra till att forma hjärtats struktur. Dessa celler kan även vara inblandade i sjukdomar som klaffdefekter eller arytmier.

• En exakt karta över cellkopplingarna som bildar hjärtats ”egna pacemaker” och ledningssystem, inklusive sinusknutan som styr hjärtslagen och Purkinjefibrer som sprider signalen.

• Kartan visar hur nervceller och deras stödceller växer in i hjärtat och ansluter till pacemakerceller. Deras olika signaler, som noradrenalin och acetylkolin, börjar påverka hjärtat redan på ett tidigt stadium.

Resultaten är tillgängliga via ett interaktivt online-verktyg som kan användas för att bättre förstå hjärtats utveckling och dess koppling till genetiska hjärtsjukdomar.

Studien genomfördes av forskare från KTH, Karolinska Institutet och Stockholms universitet genom det gemensamma forskningscentret Science for Life Laboratory (SciLifeLab), som en del av initiativet Human Developmental Cell Atlas, finansierat av Erling Perssons Stiftelse och Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.

Vetenskaplig publicering:

Spatiotemporal Gene Expression and Cellular Dynamics of the Developing Human Heart, Nature Genetics, DOI: 10.1038/s41588-025-02352-6

För ytterligare information kontakta:

Joakim Lundeberg, professor i molekylär bioteknologi, KTH

Tel: 070 458 23 46

E-post: joalun@kth.se, joakim.lundeberg@scilifelab.se

Enikő Lázár, läkare och forskare i molekylär bioteknologi, KTH

Tel: 073 493 85 27

E-post: eniko.lazar@scilifelab.se