Японски изследователи тестват сърдечни сфероиди за сърдечна регенерация при маймуни

Японски изследователи тестват сърдечни сфероиди за сърдечна регенерация при маймуни

Регенеративните сърдечни терапии включват трансплантиране на сърдечни мускулни клетки в увредени области на сърцето, за да се възстановят загубените функции. Съобщава се обаче, че рискът от сърдечни аритмии след тази процедура е висок. В скорошно проучване изследователи от Япония тестваха нов подход, при който „сърдечни сфероиди“, култивирани от човешки стволови клетки, се инжектират директно в увредени вентрикули. Изключително положителните резултати, наблюдавани при модели на примати, подчертават потенциала на тази стратегия.

Сърдечно-съдовите заболявания все още са една от най-честите причини за смърт в световен мащаб и са особено разпространени в индустриализираните страни. Инфарктите на миокарда, известни като „сърдечни удари“, се увеличават и водят до значителен брой смъртни случаи всяка година.

Сърдечните удари обикновено убиват милиони клетки на сърдечния мускул, отслабвайки сърцето. Тъй като бозайниците не могат сами да регенерират клетките на сърдечния мускул, сърдечните трансплантации в момента са единствената клинично жизнеспособна опция за пациенти, страдащи (или има вероятност да страдат от) сърдечна недостатъчност. Като се има предвид, че пълните сърдечни трансплантации са скъпи и намирането на донори е трудно, не е изненадващо, че алтернативните терапии са много търсени в медицинската общност.

Обещаваща стратегия, която става все по-важна, е използването на човешки индуцирани плурипотентни стволови клетки (HiPSC) за регенеративна сърдечна терапия. Просто казано, HiPSCs са клетки, които идват от зрели клетки и могат да бъдат ефективно „препрограмирани“ в напълно различен тип клетки, като клетки на сърдечния мускул (кардиомиоцити). Чрез трансплантиране или инжектиране на кардиомиоцити, получени от HiPSCs в увредени области на сърцето, е възможно да се възстанови част от загубената функционалност. За съжаление, проучванията показват, че този подход може да увеличи риска от сърдечни аритмии, което представлява основна пречка за клиничните изпитвания.

В скорошно проучване японски изследователски екип от университета Шиншу и Медицинския факултет на университета Кейо тества нова стратегия за регенеративна сърдечна терапия чрез инжектиране на маймуни с миокарден инфаркт със „сърдечни сфероиди“, направени от HiPSC. Това проучване е публикувано в списанието на 26 април 2024 гТрафикбеше ръководен от професор Юджи Шиба от катедрата по регенеративна наука и медицина в университета Шиншу.

Екипът включваше Хидеки Кобаяши, първият автор, и Коичиро Кувахара от катедрата по сърдечно-съдова медицина в Медицинския факултет на университета Шиншу, както и Шуго Тохяма и Кеичи Фукуда от катедрата по кардиология в Медицинския факултет на университета Кейо.

В техния нов подход изследователите култивираха hiPSCs в среда, която доведе до тяхната диференциация в кардиомиоцити. След внимателно извличане и пречистване на сърдечни сфероиди (триизмерни колекции от сърдечни клетки) от културите, те инжектират приблизително 6 × 107 клетки в увредените сърца на макаци, хранещи се с раци (Macaca fascicularis). Те наблюдават състоянието на животните в продължение на дванадесет седмици и редовно измерват сърдечната им функция. След това те анализираха сърцата на маймуните на тъканно ниво, за да определят дали сърдечните сфероиди могат да регенерират увредените сърдечни мускули.

Първо, екипът провери правилното препрограмиране на HiPSCs в кардиомиоцити. Използвайки електрически измервания на клетъчно ниво, те наблюдават, че култивираните клетки показват потенциални модели, типични за вентрикуларните клетки. Клетките също реагираха според очакванията на различни известни лекарства. Най-важното е, че те откриха, че клетките експресират изобилие от адхезивни протеини като конексин 43 и N-кадхерин, което ще насърчи съдовата им интеграция в съществуващо сърце.

След това клетките бяха транспортирани от производствената база на университета Кейо до университета Шиншу, на 230 км. Сърдечните сфероиди, съхранени при 4 °C в стандартни контейнери, оцеляха в четиричасовото пътуване без никакви проблеми. Това означава, че няма да са необходими екстремни криогенни мерки при транспортирането на клетките до клиниките, което прави предложения подход по-рентабилен и по-лесен за прилагане.

Накрая, маймуните получиха инжекции или от сърдечни сфероиди, или от плацебо директно в увредената сърдечна камера. По време на периода на наблюдение изследователите установиха, че аритмиите се появяват много рядко и само двама души в групата на лечение са имали преходна тахикардия (учестен пулс) през първите две седмици. Използвайки ехокардиография и компютърна томография, екипът потвърди, че след четири седмици сърцата на третираните маймуни са имали по-добър левокамерен изход в сравнение с контролната група, което показва по-добра способност за изпомпване на кръвта.

Хистологичният анализ в крайна сметка разкри, че сърдечните присадки са зрели и правилно прикрепени към вече съществуваща тъкан, подкрепяйки резултатите от предишни наблюдения. “Произведените от HiPSC сърдечни сфероиди биха могли потенциално да служат като оптимална форма на кардиомиоцитни продукти за сърдечна регенерация поради техния лесен процес на генериране и ефективност", отбелязва асистент Кобаяши. "Вярваме, че резултатите от това изследване ще помогнат за решаването на основния проблем с камерната аритмия, възникваща след клетъчна трансплантация, и значително ще ускорят реализацията на сърдечна регенеративна терапия.“, допълва още той.

Въпреки че е тестван при маймуни, заслужава да се отбележи, че протоколът за приготвяне на сърдечен сфероид, използван в това проучване, е предназначен за клинична употреба при хора. “Постигнатите до момента положителни резултати са достатъчни, за да дадат зелена светлина за нашето клинично изследване, т.нар. LAPiS проучване. Ние вече използваме същите сърдечни сфероиди при пациенти с исхемична кардиомиопатия,“ коментира доц. Кобаяши.

Нека всички се надяваме на забележителен успех на проучването LAPiS, проправяйки пътя за разширени и ефективни възможности за лечение на хора със сърдечни проблеми.

източници: