Japanske forskere tester hjertesfæroider for hjerteregenerering hos aper

Japanske forskere tester hjertesfæroider for hjerteregenerering hos aper

Regenerative hjerteterapier innebærer å transplantere hjertemuskelceller til skadede områder av hjertet for å gjenopprette tapte funksjoner. Imidlertid er risikoen for hjertearytmier etter denne prosedyren angivelig høy. I en fersk studie testet forskere fra Japan en ny tilnærming der "hjertesfæroider" dyrket fra menneskelige stamceller injiseres direkte inn i skadede ventrikler. De ekstremt positive resultatene observert i primatmodeller fremhever potensialet i denne strategien.

Hjerte- og karsykdommer er fortsatt en av de vanligste dødsårsakene på verdensbasis og er spesielt vanlig i industrialiserte land. Hjerteinfarkter, ofte kjent som "hjerteinfarkt", øker og resulterer i et betydelig antall dødsfall hvert år.

Hjerteinfarkt dreper vanligvis millioner av hjertemuskelceller, og svekker hjertet. Fordi pattedyr ikke kan regenerere hjertemuskelceller selv, er hjertetransplantasjoner for tiden det eneste klinisk levedyktige alternativet for pasienter som lider av (eller sannsynligvis lider av) hjertesvikt. Gitt at komplette hjertetransplantasjoner er dyre og det er vanskelig å skaffe donorer, er det ikke overraskende at alternative terapier er etterspurt i det medisinske miljøet.

En lovende strategi som blir stadig viktigere er bruken av human-induserte pluripotente stamceller (HiPSCs) for regenerativ hjerteterapi. Enkelt sagt er HiPSC-er celler som kommer fra modne celler og kan effektivt "omprogrammeres" til en helt annen celletype, for eksempel hjertemuskelceller (kardiomyocytter). Ved å transplantere eller injisere kardiomyocytter avledet fra HiPSCs i skadede områder av hjertet, er det mulig å gjenopprette noe av den tapte funksjonaliteten. Dessverre har studier vist at denne tilnærmingen kan øke risikoen for hjertearytmier, som representerer et stort hinder for kliniske studier.

I en fersk studie testet et japansk forskerteam fra Shinshu University og Keio University School of Medicine en ny strategi for regenerativ hjerteterapi ved å injisere aper med hjerteinfarkt med "hjertesfæroider" laget av HiPSCs. Denne studien ble publisert i tidsskriftet 26. april 2024Trafikkble ledet av professor Yuji Shiba fra Institutt for regenerativ vitenskap og medisin ved Shinshu University.

Teamet inkluderte Hideki Kobayashi, den første forfatteren, og Koichiro Kuwahara fra Institutt for kardiovaskulær medisin ved Shinshu University School of Medicine, samt Shugo Tohyama og Keiichi Fukuda fra Institutt for kardiologi ved Keio University School of Medicine.

I sin nye tilnærming dyrket forskerne hiPSC-er i et medium som førte til deres differensiering til kardiomyocytter. Etter nøye ekstrahering og rensing av hjertesfæroider (tredimensjonale samlinger av hjerteceller) fra kulturene, injiserte de omtrent 6 × 107 celler i de skadede hjertene til krabbespisende makaker (Macaca fascicularis). De overvåket dyrenes tilstand i tolv uker og målte regelmessig hjertefunksjonen. De analyserte deretter apenes hjerter på vevsnivå for å finne ut om hjertesfæroider kunne regenerere de skadede hjertemusklene.

Først sjekket teamet riktig omprogrammering av HiPSCs til kardiomyocytter. Ved å bruke elektriske målinger på cellenivå, observerte de at de dyrkede cellene viste potensielle mønstre som er typiske for ventrikulære celler. Cellene reagerte også som forventet på ulike kjente medisiner. Viktigst av alt, fant de ut at cellene uttrykte rikelig med adhesive proteiner som connexin 43 og N-cadherin, som ville fremme deres vaskulære integrering i et eksisterende hjerte.

Cellene ble deretter transportert fra Keio University produksjonsanlegg til Shinshu University, 230 km unna. Hjertesfæroidene, konservert ved 4 °C i standardbeholdere, overlevde den fire timer lange reisen uten problemer. Dette betyr at ingen ekstreme kryogene tiltak vil være nødvendig når cellene skal transporteres til klinikker, noe som gjør den foreslåtte tilnærmingen mer kostnadseffektiv og enklere å implementere.

Til slutt fikk apene injeksjoner av enten hjertesfæroider eller placebo direkte inn i det skadede hjertekammeret. I løpet av observasjonsperioden fant forskerne at arytmier forekom svært sjelden og bare to personer i behandlingsgruppen opplevde forbigående takykardi (rask puls) i løpet av de to første ukene. Ved å bruke ekkokardiografi og computertomografi, bekreftet teamet at etter fire uker hadde hjertene til de behandlede apene bedre venstre ventrikkelutgang sammenlignet med kontrollgruppen, noe som indikerer bedre blodpumpeevne.

Histologisk analyse avslørte til slutt at hjertetransplantatene var modne og riktig festet til allerede eksisterende vev, noe som støttet resultatene fra tidligere observasjoner. "HiPSC-avledede hjertesfæroider kan potensielt tjene som en optimal form for kardiomyocyttprodukter for hjerteregenerering på grunn av deres enkle generasjonsprosess og effektivitet", bemerker assisterende professor Kobayashi. "Vi tror at resultatene av denne forskningen vil bidra til å løse hovedproblemet med ventrikulær arytmi som oppstår etter celletransplantasjon og betydelig akselerere realiseringen av kardial regenerativ terapi." legger han til videre.

Selv om det ble testet på aper, er det verdt å merke seg at protokollen for hjertesfæroidpreparat som ble brukt i denne studien ble designet for klinisk bruk hos mennesker. "De positive resultatene som er oppnådd så langt er tilstrekkelige til å gi grønt lys for vår kliniske studie, den såkalte LAPiS-studien. Vi bruker allerede de samme hjertesfæroidene hos pasienter med iskemisk kardiomyopati,“ kommenterer assisterende prof. Kobayashi.

La oss alle håpe på en rungende suksess med LAPiS-studien, som baner vei for utvidede og effektive behandlingstilbud for mennesker med hjerteproblemer.

Kilder: