Jaapani teadlased katsetavad südame sferoide ahvidel südame taastamiseks

Jaapani teadlased katsetavad südame sferoide ahvidel südame taastamiseks

Taastav südameteraapia hõlmab südamelihase rakkude siirdamist südame kahjustatud piirkondadesse, et taastada kaotatud funktsioonid. Siiski on selle protseduuri järgselt kõrge südame rütmihäirete risk. Hiljutises uuringus katsetasid Jaapani teadlased uudset lähenemisviisi, mille kohaselt inimese tüvirakkudest kasvatatud "südame sferoidid" süstitakse otse kahjustatud vatsakestesse. Primaatide mudelites täheldatud äärmiselt positiivsed tulemused rõhutavad selle strateegia potentsiaali.

Südame-veresoonkonna haigused on endiselt üks levinumaid surmapõhjuseid kogu maailmas ja on eriti levinud tööstusriikides. Müokardiinfarktid, üldtuntud kui "südameinfarkt", sagenevad ja põhjustavad igal aastal märkimisväärse arvu surmajuhtumeid.

Südameinfarkt tapab tavaliselt miljoneid südamelihasrakke, nõrgestades südant. Kuna imetajad ei saa ise südamelihasrakke regenereerida, on südamesiirdamine praegu ainus kliiniliselt elujõuline võimalus südamepuudulikkusega (või tõenäoliselt põdevate) patsientide jaoks. Arvestades, et täielik südamesiirdamine on kallis ja doonorite saamine keeruline, pole üllatav, et alternatiivsete ravimeetodite järele on meditsiiniringkondades suur nõudlus.

Üha olulisemaks muutuv paljutõotav strateegia on inimese indutseeritud pluripotentsete tüvirakkude (HiPSC) kasutamine regeneratiivses südameravis. Lihtsamalt öeldes on HiPSC-d rakud, mis pärinevad küpsetest rakkudest ja mida saab tõhusalt "ümber programmeerida" täiesti erinevaks rakutüübiks, näiteks südamelihase rakkudeks (kardiomüotsüütideks). Siirdades või süstides südame kahjustatud piirkondadesse HiPSC-st pärinevaid kardiomüotsüüte, on võimalik taastada osa kaotatud funktsionaalsusest. Kahjuks on uuringud näidanud, et selline lähenemine võib suurendada südame rütmihäirete riski, mis on kliiniliste uuringute jaoks peamiseks takistuseks.

Hiljutises uuringus katsetas Jaapani uurimisrühm Shinshu ülikoolist ja Keio ülikooli meditsiinikoolist uut südame regeneratiivse ravi strateegiat, süstides müokardiinfarkti põdevatele ahvidele HiPSC-dest valmistatud südamesferoide. See uuring avaldati ajakirjas 26. aprillil 2024Liiklusjuhtis professor Yuji Shiba Shinshu ülikooli regeneratiivse teaduse ja meditsiini osakonnast.

Meeskonda kuulusid esimene autor Hideki Kobayashi ja Koichiro Kuwahara Shinshu ülikooli meditsiinikooli südame-veresoonkonna meditsiini osakonnast, samuti Shugo Tohyama ja Keiichi Fukuda Keio ülikooli meditsiinikooli kardioloogia osakonnast.

Oma uudse lähenemisviisi kohaselt kasvatasid teadlased hiPSC-sid söötmes, mis viis nende diferentseerumiseni kardiomüotsüütideks. Pärast südame sferoidide (kolmemõõtmeliste südamerakkude kogumite) hoolikat ekstraheerimist ja puhastamist kultuuridest süstisid nad krabisööjate makaakide kahjustatud südametesse ligikaudu 6 × 107 rakku (Macaca fascicularis). Nad jälgisid loomade seisundit kaksteist nädalat ja mõõtsid regulaarselt nende südamefunktsiooni. Seejärel analüüsisid nad ahvide südant kudede tasemel, et teha kindlaks, kas südame sferoidid võivad kahjustatud südamelihaseid taastada.

Esiteks kontrollis meeskond HiPSC-de õiget ümberprogrammeerimist kardiomüotsüütideks. Kasutades rakutasandil elektrilisi mõõtmisi, täheldasid nad, et kultiveeritud rakkudel ilmnesid ventrikulaarsetele rakkudele tüüpilised potentsiaalsed mustrid. Rakud reageerisid ootuspäraselt ka erinevatele teadaolevatele ravimitele. Kõige tähtsam on see, et nad leidsid, et rakud ekspresseerisid rohkelt kleepuvaid valke, nagu konneksiin 43 ja N-kadheriin, mis soodustaks nende veresoonte integreerumist olemasolevasse südamesse.

Seejärel transporditi rakud Keio ülikooli tootmisüksusest 230 km kaugusel asuvasse Shinshu ülikooli. Südame sferoidid, mida säilitati 4 °C juures tavalistes konteinerites, elasid neljatunnise teekonna probleemideta üle. See tähendab, et rakkude kliinikutesse transportimisel ei ole vaja äärmuslikke krüogeenseid meetmeid, muutes pakutud lähenemisviisi kuluefektiivsemaks ja hõlpsamini rakendatavaks.

Lõpuks said ahvid kas südame sferoide või platseebot otse kahjustatud südamekambrisse. Vaatlusperioodil leidsid teadlased, et arütmiad esinesid väga harva ja ainult kahel inimesel ravirühmas tekkis esimese kahe nädala jooksul mööduv tahhükardia (kiire pulss). Ehhokardiograafiat ja kompuutertomograafiat kasutades kinnitas töörühm, et pärast nelja nädala möödumist oli ravi saanud ahvide südamel parem vasaku vatsakese väljund võrreldes kontrollrühmaga, mis näitab paremat verepumpamise võimet.

Histoloogiline analüüs näitas lõpuks, et südametransplantaadid olid küpsed ja eelnevalt olemasoleva koega korralikult kinnitatud, toetades varasemate vaatluste tulemusi. “HiPSC-st pärinevad südame sferoidid võivad nende sirgjoonelise genereerimisprotsessi ja tõhususe tõttu potentsiaalselt olla kardiomüotsüütide toodete optimaalne vorm südame regenereerimiseks" märgib abiprofessor Kobayashi.Usume, et selle uurimistöö tulemused aitavad lahendada vatsakeste arütmia põhiprobleemi, mis tekivad pärast rakusiirdamist, ja kiirendavad oluliselt südame taastava ravi teostamist.“ lisab ta veel.

Kuigi seda testiti ahvidel, väärib märkimist, et selles uuringus kasutatud südame sferoidi valmistamise protokoll oli mõeldud kliiniliseks kasutamiseks inimestel. “Seni saavutatud positiivsed tulemused on piisavad, et anda roheline tuli meie kliinilisele uuringule, nn LAPiS uuringule. Me kasutame juba samu südame sferoide isheemilise kardiomüopaatiaga patsientidel,“ kommenteerib dotsent Kobayashi.

Lootkem kõik LAPiS-i uuringu suurele edule, sillutades teed südameprobleemidega inimeste laiendatud ja tõhusatele ravivõimalustele.

Allikad: