Japonskí vedci testujú srdcové sféroidy na regeneráciu srdca u opíc

Japonskí vedci testujú srdcové sféroidy na regeneráciu srdca u opíc

Regeneračné srdcové terapie zahŕňajú transplantáciu buniek srdcového svalu do poškodených oblastí srdca, aby sa obnovili stratené funkcie. Riziko srdcových arytmií po tomto postupe je však údajne vysoké. V nedávnej štúdii výskumníci z Japonska testovali nový prístup, v ktorom sa „srdcové sféroidy“ kultivované z ľudských kmeňových buniek vstrekujú priamo do poškodených komôr. Mimoriadne pozitívne výsledky pozorované v modeloch primátov zdôrazňujú potenciál tejto stratégie.

Kardiovaskulárne ochorenia sú stále jednou z najčastejších príčin úmrtí na celom svete a sú bežné najmä v priemyselných krajinách. Infarktov myokardu, bežne známych ako „srdcové záchvaty“, pribúda a každý rok vedú k značnému počtu úmrtí.

Infarkt zvyčajne zabíja milióny buniek srdcového svalu a oslabuje srdce. Pretože cicavce nedokážu samé regenerovať bunky srdcového svalu, transplantácia srdca je v súčasnosti jedinou klinicky životaschopnou možnosťou pre pacientov trpiacich (alebo pravdepodobne trpiacich) srdcovým zlyhaním. Vzhľadom na to, že úplné transplantácie srdca sú drahé a získavanie darcov je ťažké, nie je prekvapujúce, že alternatívne terapie sú v lekárskej komunite veľmi žiadané.

Sľubnou stratégiou, ktorá sa stáva čoraz dôležitejšou, je použitie ľudských indukovaných pluripotentných kmeňových buniek (HiPSC) na regeneračnú srdcovú terapiu. Jednoducho povedané, HiPSC sú bunky, ktoré pochádzajú zo zrelých buniek a možno ich efektívne „preprogramovať“ na úplne iný typ buniek, ako sú bunky srdcového svalu (kardiomyocyty). Transplantáciou alebo injekciou kardiomyocytov odvodených z HiPSC do poškodených oblastí srdca je možné obnoviť niektoré stratené funkcie. Bohužiaľ, štúdie ukázali, že tento prístup môže zvýšiť riziko srdcových arytmií, čo predstavuje veľkú prekážku pre klinické štúdie.

V nedávnej štúdii japonský výskumný tím z univerzity Shinshu a Keio University School of Medicine testoval novú stratégiu regeneračnej srdcovej terapie injekciou „kardiálnych sféroidov“ vyrobených z HiPSC opiciam s infarktom myokardu. Táto štúdia bola publikovaná v časopise 26. apríla 2024Dopravaviedol profesor Yuji Shiba z Katedry regeneratívnej vedy a medicíny na Shinshu University.

V tíme boli Hideki Kobayashi, prvý autor, a Koichiro Kuwahara z Katedry kardiovaskulárnej medicíny na Lekárskej fakulte univerzity Shinshu, ako aj Shugo Tohyama a Keiichi Fukuda z Katedry kardiológie na Lekárskej fakulte Univerzity Keio.

Vo svojom novom prístupe výskumníci kultivovali hiPSC v médiu, ktoré viedlo k ich diferenciácii na kardiomyocyty. Po starostlivom extrahovaní a vyčistení srdcových sféroidov (trojrozmerné zbierky srdcových buniek) z kultúr vstrekli približne 6 × 107 buniek do poškodených sŕdc makakov živiacich sa krabmi (Macaca fascicularis). Dvanásť týždňov monitorovali stav zvierat a pravidelne im merali funkciu srdca. Potom analyzovali srdcia opíc na úrovni tkaniva, aby zistili, či srdcové sféroidy dokážu regenerovať poškodené srdcové svaly.

Najprv tím skontroloval správne preprogramovanie HiPSC na kardiomyocyty. Pomocou elektrických meraní na bunkovej úrovni pozorovali, že kultivované bunky vykazovali potenciálne vzory typické pre komorové bunky. Bunky tiež reagovali podľa očakávania na rôzne známe lieky. Najdôležitejšie je, že zistili, že bunky exprimovali hojné adhezívne proteíny, ako je konexín 43 a N-kadherín, čo by podporilo ich vaskulárnu integráciu do existujúceho srdca.

Bunky boli potom prevezené z výrobného zariadenia univerzity Keio na univerzitu Shinshu vzdialenú 230 km. Srdcové sféroidy, konzervované pri 4 °C v štandardných nádobách, prežili štvorhodinovú cestu bez problémov. To znamená, že pri preprave buniek na kliniky by neboli potrebné žiadne extrémne kryogénne opatrenia, vďaka čomu je navrhovaný prístup nákladovo efektívnejší a ľahšie realizovateľný.

Nakoniec opice dostali injekcie buď srdcových sféroidov alebo placeba priamo do poškodenej srdcovej komory. Počas obdobia pozorovania vedci zistili, že arytmie sa vyskytovali veľmi zriedkavo a iba dvaja ľudia v liečenej skupine mali v prvých dvoch týždňoch prechodnú tachykardiu (rýchly pulz). Pomocou echokardiografie a počítačovej tomografie tím potvrdil, že po štyroch týždňoch mali srdcia liečených opíc lepší výkon ľavej komory v porovnaní s kontrolnou skupinou, čo naznačuje lepšiu schopnosť pumpovať krv.

Histologická analýza nakoniec odhalila, že srdcové štepy boli zrelé a správne pripojené k už existujúcemu tkanivu, čo podporuje výsledky predchádzajúcich pozorovaní. “Srdcové sféroidy odvodené od HiPSC by mohli potenciálne slúžiť ako optimálna forma kardiomyocytových produktov na regeneráciu srdca vďaka ich priamemu procesu tvorby a účinnosti“, poznamenáva asistent profesor Kobayashi.Veríme, že výsledky tohto výskumu pomôžu vyriešiť hlavný problém ventrikulárnej arytmie vznikajúcej po transplantácii buniek a výrazne urýchliť realizáciu kardioregeneračnej terapie.“ dodáva ďalej.

Hoci bol testovaný na opiciach, stojí za zmienku, že protokol prípravy srdcových sféroidov použitý v tejto štúdii bol navrhnutý na klinické použitie u ľudí. “Doteraz dosiahnuté pozitívne výsledky sú dostatočné na to, aby dali zelenú našej klinickej štúdii, takzvanej štúdii LAPiS. Rovnaké srdcové sféroidy už používame u pacientov s ischemickou kardiomyopatiou,“ komentuje docent Kobayashi.

Dúfajme všetci v obrovský úspech štúdie LAPiS, ktorá pripraví pôdu pre rozšírené a efektívne možnosti liečby pre ľudí so srdcovými problémami.

Zdroje: