Japońscy badacze testują sferoidy serca pod kątem regeneracji serca u małp

Japońscy badacze testują sferoidy serca pod kątem regeneracji serca u małp

Regeneracyjne terapie serca obejmują przeszczepianie komórek mięśnia sercowego do uszkodzonych obszarów serca w celu przywrócenia utraconych funkcji. Jednak według doniesień ryzyko wystąpienia zaburzeń rytmu serca po tej procedurze jest wysokie. W niedawnym badaniu naukowcy z Japonii przetestowali nowatorskie podejście, zgodnie z którym „sferoidy serca” wyhodowane z ludzkich komórek macierzystych są wstrzykiwane bezpośrednio do uszkodzonych komór. Niezwykle pozytywne wyniki zaobserwowane w modelach naczelnych podkreślają potencjał tej strategii.

Choroby układu krążenia są w dalszym ciągu jedną z najczęstszych przyczyn zgonów na świecie, a szczególnie powszechne są w krajach uprzemysłowionych. Liczba zawałów mięśnia sercowego, powszechnie znanych jako „ataki serca”, zwiększa się i każdego roku powoduje znaczną liczbę zgonów.

Zawały serca zazwyczaj zabijają miliony komórek mięśnia sercowego, osłabiając serce. Ponieważ ssaki nie są w stanie same regenerować komórek mięśnia sercowego, przeszczepy serca są obecnie jedyną klinicznie realną opcją dla pacjentów cierpiących na (lub prawdopodobnie cierpiących) niewydolność serca. Biorąc pod uwagę, że całkowite przeszczepy serca są drogie, a pozyskanie dawców trudne, nie jest zaskakujące, że w środowisku medycznym istnieje duże zapotrzebowanie na terapie alternatywne.

Obiecującą strategią, która zyskuje coraz większe znaczenie, jest wykorzystanie indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych komórek macierzystych (HiPSC) w regeneracyjnej terapii kardiologicznej. Mówiąc najprościej, HiPSC to komórki pochodzące z dojrzałych komórek, które można skutecznie „przeprogramować” w zupełnie inny typ komórek, np. komórki mięśnia sercowego (kardiomiocyty). Przeszczepiając lub wstrzykując kardiomiocyty pochodzące z HiPSC do uszkodzonych obszarów serca, możliwe jest przywrócenie części utraconej funkcjonalności. Niestety badania wykazały, że takie podejście może zwiększać ryzyko zaburzeń rytmu serca, co stanowi główną przeszkodę w badaniach klinicznych.

W niedawnym badaniu japoński zespół badawczy z Uniwersytetu Shinshu i Szkoły Medycznej Uniwersytetu Keio przetestował nową strategię regeneracyjnej terapii serca polegającą na wstrzykiwaniu małpom z zawałem mięśnia sercowego „sferoidów sercowych” wykonanych z HiPSC. Badanie to opublikowano w czasopiśmie 26 kwietnia 2024 rRuch drogowyprowadził profesor Yuji Shiba z Wydziału Nauk i Medycyny Regeneracyjnej Uniwersytetu Shinshu.

W skład zespołu weszli Hideki Kobayashi, pierwszy autor, i Koichiro Kuwahara z Wydziału Medycyny Sercowo-Naczyniowej Szkoły Medycznej Uniwersytetu Shinshu, a także Shugo Tohyama i Keiichi Fukuda z Wydziału Kardiologii Szkoły Medycznej Uniwersytetu Keio.

W ramach nowatorskiego podejścia naukowcy hodowali hiPSC w pożywce, która doprowadziła do ich różnicowania w kardiomiocyty. Po starannej ekstrakcji i oczyszczeniu sferoidów serca (trójwymiarowych zbiorów komórek serca) z kultur wstrzyknięto około 6 × 107 komórek do uszkodzonych serc makaków krabożernych (Macaca fascicularis). Monitorowali stan zwierząt przez dwanaście tygodni i regularnie mierzyli pracę ich serca. Następnie przeanalizowali serca małp na poziomie tkanki, aby ustalić, czy sferoidy serca mogą regenerować uszkodzone mięśnie serca.

Najpierw zespół sprawdził prawidłowe przeprogramowanie HiPSC w kardiomiocyty. Korzystając z pomiarów elektrycznych na poziomie komórkowym, zaobserwowali, że hodowane komórki wykazywały potencjalne wzorce typowe dla komórek komorowych. Komórki zareagowały również zgodnie z oczekiwaniami na różne znane leki. Co najważniejsze, odkryli, że komórki eksprymowały obfite białka adhezyjne, takie jak koneksyna 43 i N-kadheryna, co sprzyjało ich integracji naczyń z istniejącym sercem.

Komórki następnie przetransportowano z zakładu produkcyjnego Uniwersytetu Keio na Uniwersytet Shinshu, oddalony o 230 km. Sferoidy sercowe, zakonserwowane w standardowych pojemnikach w temperaturze 4°C, bez problemu przetrwały czterogodzinną podróż. Oznacza to, że podczas transportu komórek do klinik nie będą wymagane żadne ekstremalne środki kriogeniczne, co sprawi, że proponowane podejście będzie bardziej opłacalne i łatwiejsze do wdrożenia.

Na koniec małpy otrzymały zastrzyki ze sferoidów sercowych lub placebo bezpośrednio do uszkodzonej komory serca. W okresie obserwacji naukowcy odkryli, że arytmie występowały bardzo rzadko i tylko dwie osoby w grupie leczonej doświadczyły przemijającego częstoskurczu (szybkiego tętna) w ciągu pierwszych dwóch tygodni. Korzystając z echokardiografii i tomografii komputerowej, zespół potwierdził, że po czterech tygodniach serca leczonych małp miały lepszy rzut lewej komory w porównaniu z grupą kontrolną, co wskazuje na lepszą zdolność pompowania krwi.

Analiza histologiczna ostatecznie wykazała, że ​​przeszczepy serca były dojrzałe i prawidłowo przymocowane do wcześniej istniejącej tkanki, co potwierdza wyniki poprzednich obserwacji. „Sferoidy sercowe pochodzące z HiPSC mogą potencjalnie służyć jako optymalna forma produktów kardiomiocytów do regeneracji serca ze względu na ich prosty proces wytwarzania i skuteczność”, zauważa adiunkt Kobayashi. ”Wierzymy, że wyniki tych badań pomogą rozwiązać główny problem komorowych zaburzeń rytmu występujących po przeszczepieniu komórek i znacząco przyspieszą realizację terapii regeneracyjnej serca.– dodaje dalej.

Chociaż testowano go na małpach, warto zauważyć, że protokół przygotowania sferoidów serca zastosowany w tym badaniu został zaprojektowany do użytku klinicznego u ludzi. „Uzyskane dotychczas pozytywne wyniki są wystarczające, aby dać zielone światło dla naszego badania klinicznego, tzw. badania LAPiS. Te same sferoidy sercowe stosujemy już u pacjentów z kardiomiopatią niedokrwienną,“ komentuje doc. prof. Kobayashi.

Miejmy wszyscy nadzieję na ogromny sukces badania LAPiS, torujący drogę poszerzonym i skutecznym możliwościom leczenia osób z chorobami serca.

Źródła: