Japanske forskere tester hjertesfæroider for hjerteregenerering hos aber

Japanske forskere tester hjertesfæroider for hjerteregenerering hos aber

Regenerative hjerteterapier involverer transplantation af hjertemuskelceller til beskadigede områder af hjertet for at genoprette tabte funktioner. Imidlertid er risikoen for hjertearytmier efter denne procedure angiveligt høj. I en nylig undersøgelse testede forskere fra Japan en ny tilgang, hvor "hjertesfæroider" dyrket fra menneskelige stamceller injiceres direkte i beskadigede ventrikler. De ekstremt positive resultater observeret i primatmodeller fremhæver potentialet i denne strategi.

Hjerte-kar-sygdomme er stadig en af ​​de mest almindelige dødsårsager på verdensplan og er særligt almindelige i industrialiserede lande. Myokardieinfarkter, almindeligvis kendt som "hjerteanfald", er stigende og resulterer i et betydeligt antal dødsfald hvert år.

Hjerteanfald dræber typisk millioner af hjertemuskelceller, hvilket svækker hjertet. Fordi pattedyr ikke selv kan regenerere hjertemuskelceller, er hjertetransplantationer i øjeblikket den eneste klinisk levedygtige mulighed for patienter, der lider af (eller sandsynligvis lider af) hjertesvigt. I betragtning af at komplette hjertetransplantationer er dyre, og det er svært at få donorer, er det ikke overraskende, at alternative behandlinger er i høj efterspørgsel i det medicinske samfund.

En lovende strategi, der bliver stadig vigtigere, er brugen af ​​humane inducerede pluripotente stamceller (HiPSC'er) til regenerativ hjerteterapi. Kort sagt er HiPSC'er celler, der kommer fra modne celler og effektivt kan "omprogrammeres" til en helt anden celletype, såsom hjertemuskelceller (kardiomyocytter). Ved at transplantere eller injicere kardiomyocytter afledt af HiPSC'er i beskadigede områder af hjertet, er det muligt at genoprette noget af den tabte funktionalitet. Desværre har undersøgelser vist, at denne tilgang kan øge risikoen for hjertearytmier, hvilket udgør en stor hindring for kliniske forsøg.

I en nylig undersøgelse testede et japansk forskerhold fra Shinshu University og Keio University School of Medicine en ny strategi for regenerativ hjerteterapi ved at injicere aber med myokardieinfarkt med "hjertesfæroider" lavet af HiPSC'er. Denne undersøgelse blev offentliggjort i tidsskriftet den 26. april 2024Trafikblev ledet af professor Yuji Shiba fra Institut for Regenerativ Videnskab og Medicin ved Shinshu University.

Holdet omfattede Hideki Kobayashi, den første forfatter, og Koichiro Kuwahara fra Department of Cardiovascular Medicine på Shinshu University School of Medicine, samt Shugo Tohyama og Keiichi Fukuda fra Department of Cardiology på Keio University School of Medicine.

I deres nye tilgang dyrkede forskerne hiPSC'er i et medium, der førte til deres differentiering til kardiomyocytter. Efter omhyggeligt at have ekstraheret og renset hjertesfæroider (tredimensionelle samlinger af hjerteceller) fra kulturerne, injicerede de ca. 6 × 107 celler i de beskadigede hjerter af krabbeædende makakaber (Macaca fascicularis). De overvågede dyrenes tilstand i tolv uger og målte regelmæssigt deres hjertefunktion. De analyserede derefter abernes hjerter på vævsniveau for at bestemme, om hjertesfæroider kunne regenerere de beskadigede hjertemuskler.

Først kontrollerede holdet den korrekte omprogrammering af HiPSC'er til kardiomyocytter. Ved hjælp af elektriske målinger på celleniveau observerede de, at de dyrkede celler udviste potentielle mønstre, der er typiske for ventrikulære celler. Cellerne reagerede også som forventet på forskellige kendte medikamenter. Vigtigst af alt fandt de ud af, at cellerne udtrykte rigelige klæbende proteiner såsom connexin 43 og N-cadherin, som ville fremme deres vaskulære integration i et eksisterende hjerte.

Cellerne blev derefter transporteret fra Keio University produktionsanlæg til Shinshu University, 230 km væk. Hjerte-sfæroiderne, konserveret ved 4 °C i standardbeholdere, overlevede den fire timer lange rejse uden problemer. Det betyder, at der ikke kræves ekstreme kryogene foranstaltninger, når cellerne skal transporteres til klinikker, hvilket gør den foreslåede tilgang mere omkostningseffektiv og lettere at implementere.

Til sidst modtog aberne injektioner af enten hjertesfæroider eller placebo direkte i det beskadigede hjertekammer. I løbet af observationsperioden fandt forskerne, at arytmier forekom meget sjældent, og kun to personer i behandlingsgruppen oplevede forbigående takykardi (hurtig puls) i de første to uger. Ved hjælp af ekkokardiografi og computertomografi-scanninger bekræftede holdet, at efter fire uger havde hjerterne på de behandlede aber bedre venstre ventrikeloutput sammenlignet med kontrolgruppen, hvilket indikerer bedre blodpumpeevne.

Histologisk analyse afslørede i sidste ende, at hjertetransplantaterne var modne og korrekt fastgjort til allerede eksisterende væv, hvilket understøttede resultaterne af tidligere observationer. “HiPSC-afledte hjertesfæroider kunne potentielt tjene som en optimal form for kardiomyocytprodukter til hjerteregenerering på grund af deres ligefremme genereringsproces og effektivitet", bemærker adjunkt Kobayashi. "Vi mener, at resultaterne af denne forskning vil hjælpe med at løse hovedproblemet med ventrikulær arytmi, der opstår efter celletransplantation, og betydeligt fremskynde realiseringen af ​​kardial regenerativ terapi." tilføjer han yderligere.

Selvom det blev testet i aber, er det værd at bemærke, at den hjertesfæroide præparationsprotokol, der blev brugt i denne undersøgelse, er designet til klinisk brug hos mennesker. “De positive resultater, der er opnået indtil nu, er tilstrækkelige til at give grønt lys for vores kliniske undersøgelse, det såkaldte LAPiS-studie. Vi bruger allerede de samme hjertesfæroider hos patienter med iskæmisk kardiomyopati,“ kommenterer lektor Kobayashi.

Lad os alle håbe på en bragende succes med LAPiS-undersøgelsen, der baner vejen for udvidede og effektive behandlingsmuligheder for mennesker med hjerteproblemer.

Kilder: