Japonští vědci testují srdeční sféroidy na regeneraci srdce u opic

Japonští vědci testují srdeční sféroidy na regeneraci srdce u opic

Regenerativní srdeční terapie zahrnují transplantaci buněk srdečního svalu do poškozených oblastí srdce, aby se obnovily ztracené funkce. Riziko srdečních arytmií po tomto postupu je však údajně vysoké. V nedávné studii výzkumníci z Japonska testovali nový přístup, ve kterém jsou „kardiální sféroidy“ vypěstované z lidských kmenových buněk injikovány přímo do poškozených komor. Extrémně pozitivní výsledky pozorované u modelů primátů zdůrazňují potenciál této strategie.

Kardiovaskulární onemocnění jsou stále jednou z nejčastějších příčin úmrtí na celém světě a jsou zvláště běžné v průmyslových zemích. Infarktů myokardu, běžně známých jako „srdeční záchvaty“, přibývá a každý rok vedou k významnému počtu úmrtí.

Srdeční infarkty obvykle zabíjejí miliony buněk srdečního svalu a oslabují srdce. Vzhledem k tomu, že savci nedokážou sami regenerovat buňky srdečního svalu, jsou transplantace srdce v současnosti jedinou klinicky životaschopnou možností pro pacienty, kteří trpí (nebo pravděpodobně budou trpět) srdečním selháním. Vzhledem k tomu, že kompletní transplantace srdce jsou drahé a získávání dárců je obtížné, není divu, že alternativní terapie jsou v lékařské komunitě velmi žádané.

Slibnou strategií, která se stává stále důležitější, je použití lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (HiPSC) pro regenerační srdeční terapii. Jednoduše řečeno, HiPSC jsou buňky, které pocházejí ze zralých buněk a lze je efektivně „přeprogramovat“ na zcela jiný typ buněk, jako jsou buňky srdečního svalu (kardiomyocyty). Transplantací nebo injekcí kardiomyocytů odvozených z HiPSC do poškozených oblastí srdce je možné obnovit některé ztracené funkce. Bohužel studie ukázaly, že tento přístup může zvýšit riziko srdečních arytmií, což představuje hlavní překážku pro klinické studie.

V nedávné studii japonský výzkumný tým z Shinshu University a Keio University School of Medicine testoval novou strategii regenerační srdeční terapie injekčním podáním „kardiálních sféroidů“ vyrobených z HiPSC opicím s infarktem myokardu. Tato studie byla publikována v časopise 26. dubna 2024Provozvedl profesor Yuji Shiba z Katedry regenerativní vědy a medicíny na Shinshu University.

V týmu byli Hideki Kobayashi, první autor, a Koichiro Kuwahara z oddělení kardiovaskulární medicíny na lékařské fakultě Shinshu University, stejně jako Shugo Tohyama a Keiichi Fukuda z oddělení kardiologie na lékařské fakultě Keio University.

Ve svém novém přístupu vědci kultivovali hiPSC v médiu, které vedlo k jejich diferenciaci na kardiomyocyty. Po pečlivé extrakci a vyčištění srdečních sféroidů (trojrozměrné sbírky srdečních buněk) z kultur vstříkli přibližně 6 × 107 buněk do poškozených srdcí makaků živících se krabem (Macaca fascicularis). Dvanáct týdnů sledovali stav zvířat a pravidelně jim měřili srdeční činnost. Poté analyzovali srdce opic na úrovni tkáně, aby zjistili, zda srdeční sféroidy mohou regenerovat poškozené srdeční svaly.

Nejprve tým zkontroloval správné přeprogramování HiPSC na kardiomyocyty. Pomocí elektrických měření na buněčné úrovni pozorovali, že kultivované buňky vykazovaly potenciální vzory typické pro ventrikulární buňky. Buňky také reagovaly podle očekávání na různé známé léky. A co je nejdůležitější, zjistili, že buňky exprimovaly hojné adhezivní proteiny, jako je konexin 43 a N-cadherin, což by podpořilo jejich vaskulární integraci do existujícího srdce.

Buňky byly poté přepraveny z výrobního zařízení univerzity Keio na univerzitu Shinshu, vzdálenou 230 km. Srdeční sféroidy, konzervované při 4 °C ve standardních nádobách, přežily čtyřhodinovou cestu bez problémů. To znamená, že při přepravě buněk na kliniky nebudou vyžadována žádná extrémní kryogenní opatření, takže navrhovaný přístup je nákladově efektivnější a snadněji proveditelný.

Nakonec opice dostaly injekce buď srdečních sféroidů nebo placeba přímo do poškozené srdeční komory. Během období pozorování vědci zjistili, že arytmie se vyskytovaly velmi zřídka a pouze dva lidé v léčebné skupině měli v prvních dvou týdnech přechodnou tachykardii (zrychlený puls). Pomocí echokardiografie a počítačové tomografie tým potvrdil, že po čtyřech týdnech měla srdce léčených opic lepší výdej z levé komory ve srovnání s kontrolní skupinou, což ukazuje na lepší schopnost pumpovat krev.

Histologická analýza nakonec odhalila, že srdeční štěpy byly zralé a správně připojené k již existující tkáni, což podporuje výsledky předchozích pozorování. “Srdeční sféroidy odvozené od HiPSC by mohly potenciálně sloužit jako optimální forma kardiomyocytárních produktů pro regeneraci srdce díky jejich přímému generačnímu procesu a účinnosti“ poznamenává asistent profesor Kobayashi.Věříme, že výsledky tohoto výzkumu pomohou vyřešit hlavní problém komorové arytmie vznikající po transplantaci buněk a významně urychlí realizaci srdeční regenerační terapie.“ dále dodává.

Ačkoli byl testován na opicích, stojí za zmínku, že protokol přípravy srdečních sféroidů použitý v této studii byl navržen pro klinické použití u lidí. “Dosavadní pozitivní výsledky jsou dostatečné k tomu, aby daly zelenou naší klinické studii, tzv. studii LAPiS. Stejné srdeční sféroidy již používáme u pacientů s ischemickou kardiomyopatií,“ komentuje docent Kobayashi.

Doufejme všichni v obrovský úspěch studie LAPiS, která připraví cestu pro rozšířené a účinné možnosti léčby pro lidi se srdečními problémy.

Zdroje: