Japanilaiset tutkijat testaavat apinoiden sydämen sferoideja sydämen uudistamiseksi

Japanilaiset tutkijat testaavat apinoiden sydämen sferoideja sydämen uudistamiseksi

Regeneratiivisiin sydänhoitoihin kuuluu sydänlihassolujen siirtäminen vaurioituneille sydämen alueille menetettyjen toimintojen palauttamiseksi. Kuitenkin sydämen rytmihäiriöiden riski tämän toimenpiteen jälkeen on korkea. Äskettäisessä tutkimuksessa japanilaiset tutkijat testasivat uutta lähestymistapaa, jossa ihmisen kantasoluista viljellyt "sydämen sferoidit" ruiskutetaan suoraan vaurioituneisiin kammioihin. Kädellismalleissa havaitut erittäin positiiviset tulokset korostavat tämän strategian potentiaalia.

Sydän- ja verisuonisairaudet ovat edelleen yksi yleisimmistä kuolinsyistä maailmanlaajuisesti ja erityisen yleisiä teollisuusmaissa. Sydäninfarktit, jotka tunnetaan yleisesti "sydänkohtauksina", lisääntyvät ja johtavat joka vuosi huomattavaan määrään kuolemia.

Sydänkohtaukset tappavat tyypillisesti miljoonia sydänlihassoluja ja heikentävät sydäntä. Koska nisäkkäät eivät pysty regeneroimaan sydänlihassoluja itse, sydämensiirrot ovat tällä hetkellä ainoa kliinisesti käyttökelpoinen vaihtoehto potilaille, jotka kärsivät (tai todennäköisesti kärsivät) sydämen vajaatoiminnasta. Koska täydelliset sydämensiirrot ovat kalliita ja luovuttajien saaminen vaikeaa, ei ole yllättävää, että vaihtoehtoisilla hoitomuodoilla on suuri kysyntä lääketieteellisessä yhteisössä.

Lupaava strategia, josta on tulossa yhä tärkeämpi, on ihmisen indusoimien pluripotenttien kantasolujen (HiPSC) käyttö regeneratiivisessa sydänterapiassa. Yksinkertaisesti sanottuna HiPSC:t ovat soluja, jotka tulevat kypsistä soluista ja jotka voidaan tehokkaasti "ohjelmoida" täysin eri solutyypeiksi, kuten sydänlihassoluiksi (sydänlihassoluiksi). Siirtämällä tai injektoimalla HiPSC-soluista peräisin olevia sydänlihassoluja vaurioituneille sydämen alueille on mahdollista palauttaa osa kadonneista toiminnoista. Valitettavasti tutkimukset ovat osoittaneet, että tämä lähestymistapa voi lisätä sydämen rytmihäiriöiden riskiä, ​​mikä on suuri este kliinisille tutkimuksille.

Äskettäisessä tutkimuksessa japanilainen tutkimusryhmä Shinshun yliopistosta ja Keion yliopiston lääketieteellisestä korkeakoulusta testasi uutta strategiaa regeneratiiviseen sydänhoitoon injektoimalla sydäninfarktin saaneisiin apinoihin HiPSC-soluista valmistettuja "sydämen sferoideja". Tämä tutkimus julkaistiin lehdessä 26.4.2024Liikennesitä johti professori Yuji Shiba Shinshun yliopiston regeneratiivisen tieteen ja lääketieteen laitokselta.

Ryhmään kuuluivat ensimmäinen kirjoittaja Hideki Kobayashi ja Koichiro Kuwahara Shinshun yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun sydän- ja verisuonitautien osastolta sekä Shugo Tohyama ja Keiichi Fukuda Keion yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun kardiologian osastolta.

Uudessa lähestymistavassaan tutkijat viljelivät hiPSC:itä väliaineessa, joka johti niiden erilastumiseen kardiomyosyyteiksi. Poimittuaan ja puhdistettuaan huolellisesti sydämen sferoidit (kolmiulotteiset sydänsolujen kokoelmat) viljelmistä, he injektoivat noin 6 × 107 solua rapuja syövien makakien vaurioituneisiin sydämiin (Macaca fascicularis). He seurasivat eläinten tilaa kahdentoista viikon ajan ja mittasivat säännöllisesti niiden sydämen toimintaa. Sitten he analysoivat apinoiden sydämet kudostasolla selvittääkseen, pystyivätkö sydämen sferoidit elvyttämään vaurioituneet sydänlihakset.

Ensin ryhmä tarkisti HiPSC:iden oikean uudelleenohjelmoinnin kardiomyosyyteiksi. Käyttämällä sähköisiä mittauksia solutasolla he havaitsivat, että viljellyissä soluissa oli kammiosoluille tyypillisiä potentiaalimalleja. Solut reagoivat myös odotetusti erilaisiin tunnettuihin lääkkeisiin. Mikä tärkeintä, he havaitsivat, että solut ilmensivät runsaasti tarttuvia proteiineja, kuten konneksiini 43 ja N-kadheriini, mikä edistäisi niiden verisuonten integroitumista olemassa olevaan sydämeen.

Sen jälkeen solut kuljetettiin Keion yliopiston tuotantolaitokselta Shinshun yliopistoon, joka sijaitsee 230 kilometrin päässä. Sydämen sferoidit, joita säilytettiin 4 °C:ssa vakiosäiliöissä, selvisivät neljän tunnin matkasta ilman ongelmia. Tämä tarkoittaa, että äärimmäisiä kryogeenisiä toimenpiteitä ei vaadittaisi kuljetettaessa soluja klinikoihin, mikä tekee ehdotetusta lähestymistavasta kustannustehokkaammaksi ja helpompi toteuttaa.

Lopuksi apinat saivat joko sydämen sferoideja tai lumelääkettä suoraan vaurioituneeseen sydämen kammioon. Tarkkailujakson aikana tutkijat havaitsivat, että rytmihäiriöitä esiintyi hyvin harvoin, ja vain kahdella hoitoryhmässä oli ohimenevää takykardiaa (nopea pulssi) kahden ensimmäisen viikon aikana. Kaikukardiografiaa ja tietokonetomografiaa käyttämällä ryhmä vahvisti, että neljän viikon jälkeen hoidettujen apinoiden sydämen vasemman kammion ulostulo oli parempi kuin kontrolliryhmässä, mikä osoitti parempaa veren pumppauskykyä.

Histologinen analyysi paljasti lopulta, että sydänsiirteet olivat kypsiä ja kunnolla kiinnittyneet olemassa olevaan kudokseen, mikä tukee aikaisempien havaintojen tuloksia. "HiPSC-peräiset sydämen sferoidit voisivat mahdollisesti toimia optimaalisena muotona kardiomyosyyttituotteille sydämen regeneraatioon niiden suoraviivaisen tuotantoprosessin ja tehokkuuden ansiosta”, toteaa apulaisprofessori Kobayashi.Uskomme, että tämän tutkimuksen tulokset auttavat ratkaisemaan solunsiirron jälkeisen ventrikulaarisen rytmihäiriön pääongelman ja nopeuttavat merkittävästi sydämen regeneratiivisen hoidon toteutumista." hän lisää.

Vaikka sitä testattiin apinoilla, on syytä huomata, että tässä tutkimuksessa käytetty sydämen sferoidin valmistusprotokolla on suunniteltu kliiniseen käyttöön ihmisillä. "Tähän mennessä saavutetut positiiviset tulokset riittävät näyttämään vihreää valoa kliiniselle tutkimuksellemme, niin sanotulle LAPiS-tutkimukselle. Käytämme jo samoja sydämen sferoideja potilailla, joilla on iskeeminen kardiomyopatia," kommentoi apulaisprofessori Kobayashi.

Toivokaamme kaikki LAPiS-tutkimuksen mahtavaa menestystä, joka avaa tietä laajemmille ja tehokkaille hoitovaihtoehdoille sydänongelmista kärsiville.

Lähteet: