Japonijos mokslininkai tiria beždžionių širdies sferoidus širdies regeneracijai

Japonijos mokslininkai tiria beždžionių širdies sferoidus širdies regeneracijai

Atkuriamoji širdies terapija apima širdies raumens ląstelių persodinimą į pažeistas širdies vietas, kad būtų atkurtos prarastos funkcijos. Tačiau pranešama, kad po šios procedūros širdies aritmijų rizika yra didelė. Neseniai atliktame tyrime Japonijos mokslininkai išbandė naują metodą, pagal kurį „širdies sferoidai“, išauginti iš žmogaus kamieninių ląstelių, yra švirkščiami tiesiai į pažeistus skilvelius. Itin teigiami primatų modelių rezultatai pabrėžia šios strategijos potencialą.

Širdies ir kraujagyslių ligos vis dar yra viena dažniausių mirties priežasčių visame pasaulyje ir ypač paplitusios pramoninėse šalyse. Miokardo infarktų, paprastai vadinamų „širdies priepuoliais“, daugėja ir kasmet miršta daug.

Širdies priepuoliai paprastai sunaikina milijonus širdies raumens ląstelių, todėl širdis susilpnėja. Kadangi žinduoliai negali patys atkurti širdies raumens ląstelių, širdies persodinimas šiuo metu yra vienintelė kliniškai perspektyvi galimybė pacientams, kenčiantiems nuo širdies nepakankamumo (arba galintiems sirgti). Atsižvelgiant į tai, kad visos širdies persodinimas yra brangus ir sunku gauti donorus, nenuostabu, kad medicinos bendruomenėje alternatyvūs gydymo būdai yra labai paklausūs.

Daug žadanti strategija, kuri tampa vis svarbesnė, yra žmogaus sukeltų pluripotentinių kamieninių ląstelių (HiPSC) naudojimas regeneracinei širdies terapijai. Paprasčiau tariant, HiPSC yra ląstelės, kilusios iš brandžių ląstelių ir gali būti efektyviai „perprogramuotos“ į visiškai kitokį ląstelių tipą, pavyzdžiui, širdies raumens ląsteles (kardiomiocitus). Persodinus ar suleidus iš HiPSC gautus kardiomiocitus į pažeistas širdies vietas, galima atkurti dalį prarastų funkcijų. Deja, tyrimai parodė, kad šis metodas gali padidinti širdies aritmijų riziką, kuri yra pagrindinė kliūtis klinikiniams tyrimams.

Neseniai atliktame tyrime Japonijos mokslininkų komanda iš Shinshu universiteto ir Keio universiteto medicinos mokyklos išbandė naują regeneracinės širdies terapijos strategiją, suleidžiant beždžionėms, patyrusioms miokardo infarktą, „širdies sferoidus“, pagamintus iš HiPSC. Šis tyrimas buvo paskelbtas žurnale 2024 m. balandžio 26 dEismasvadovavo profesorius Yuji Shiba iš Shinshu universiteto Regeneracinės mokslo ir medicinos katedros.

Komandą sudarė pirmasis autorius Hideki Kobayashi ir Koichiro Kuwahara iš Šinšiu universiteto Medicinos mokyklos Širdies ir kraujagyslių medicinos katedros, taip pat Shugo Tohyama ir Keiichi Fukuda iš Keio universiteto medicinos mokyklos Kardiologijos katedros.

Taikydami naują metodą, mokslininkai augino hiPSC terpėje, dėl kurios jie buvo diferencijuoti į kardiomiocitus. Kruopščiai ištraukę ir išvalę širdies sferoidus (trimates širdies ląstelių kolekcijas) iš kultūrų, į pažeistas krabus mintančių makakų širdis buvo sušvirkšta maždaug 6 × 107 ląstelių (Macaca fascicularis). Jie stebėjo gyvūnų būklę dvylika savaičių ir reguliariai matavo jų širdies veiklą. Tada jie išanalizavo beždžionių širdis audinių lygiu, kad nustatytų, ar širdies sferoidai gali atkurti pažeistus širdies raumenis.

Pirma, komanda patikrino teisingą HiPSC perprogramavimą į kardiomiocitus. Naudodami elektrinius matavimus ląstelių lygiu, jie pastebėjo, kad kultivuotose ląstelėse buvo būdingi skilvelių ląstelėms būdingi modeliai. Ląstelės taip pat reagavo į įvairius žinomus vaistus, kaip tikėtasi. Svarbiausia, kad jie nustatė, kad ląstelės išreiškė gausius lipnius baltymus, tokius kaip konneksinas 43 ir N-kadherinas, kurie skatintų jų kraujagyslių integraciją į esamą širdį.

Tada ląstelės buvo gabenamos iš Keio universiteto gamybos įrenginio į Shinshu universitetą, esantį už 230 km. Širdies sferoidai, konservuoti 4 ° C temperatūroje standartiniuose konteineriuose, keturių valandų kelionę išgyveno be jokių problemų. Tai reiškia, kad transportuojant ląsteles į klinikas nereikės jokių ekstremalių kriogeninių priemonių, todėl siūlomas metodas būtų ekonomiškesnis ir lengviau įgyvendinamas.

Galiausiai beždžionėms buvo sušvirkšti arba širdies sferoidai, arba placebas tiesiai į pažeistą širdies kamerą. Stebėjimo laikotarpiu mokslininkai nustatė, kad aritmijos pasireiškė labai retai ir tik du žmonės iš gydymo grupės patyrė laikiną tachikardiją (greitas pulsas) per pirmąsias dvi savaites. Naudodama echokardiografijos ir kompiuterinės tomografijos tyrimus, komanda patvirtino, kad po keturių savaičių gydytų beždžionių širdys turėjo geresnį kairiojo skilvelio išstūmimą, palyginti su kontroline grupe, o tai rodo geresnį kraujo siurbimo gebėjimą.

Histologinė analizė galiausiai atskleidė, kad širdies transplantatai buvo subrendę ir tinkamai pritvirtinti prie jau egzistuojančio audinio, o tai patvirtina ankstesnių stebėjimų rezultatus. “HiPSC gauti širdies sferoidai gali būti optimali kardiomiocitų produktų forma širdies regeneracijai dėl jų nesudėtingo generavimo proceso ir veiksmingumo.“, – pažymi docentas Kobayashi.Manome, kad šio tyrimo rezultatai padės išspręsti pagrindinę skilvelinės aritmijos, atsirandančios po ląstelių transplantacijos, problemą ir žymiai pagreitins širdies regeneracinės terapijos realizavimą.“ – toliau priduria jis.

Nors jis buvo išbandytas su beždžionėmis, verta paminėti, kad šiame tyrime naudojamas širdies sferoidų paruošimo protokolas buvo skirtas klinikiniam naudojimui žmonėms. “Iki šiol pasiektų teigiamų rezultatų pakanka, kad uždegtume žalią šviesą mūsų klinikiniam tyrimui, vadinamajam LAPiS tyrimui. Mes jau naudojame tuos pačius širdies sferoidus pacientams, sergantiems išemine kardiomiopatija,“ komentuoja doc. Kobayashi.

Visi tikėkimės, kad LAPiS tyrimas bus sėkmingas, atveriantis kelią išplėstoms ir veiksmingoms širdies problemų turinčių žmonių gydymo galimybėms.

Šaltiniai: