Japanska forskare testar hjärtsfäroider för hjärtregenerering hos apor

Japanska forskare testar hjärtsfäroider för hjärtregenerering hos apor

Regenerativ hjärtterapi innebär att hjärtmuskelceller transplanteras till skadade delar av hjärtat för att återställa förlorade funktioner. Men risken för hjärtarytmier efter denna procedur är enligt uppgift hög. I en nyligen genomförd studie testade forskare från Japan en ny metod där "hjärtsfäroider" odlade från mänskliga stamceller injiceras direkt i skadade ventriklar. De extremt positiva resultaten som observerats i primatmodeller belyser potentialen i denna strategi.

Kardiovaskulära sjukdomar är fortfarande en av de vanligaste dödsorsakerna i världen och är särskilt vanliga i industriländer. Hjärtinfarkt, allmänt känd som "hjärtattacker", ökar och leder till ett betydande antal dödsfall varje år.

Hjärtattacker dödar vanligtvis miljontals hjärtmuskelceller, vilket försvagar hjärtat. Eftersom däggdjur inte själva kan regenerera hjärtmuskelceller är hjärttransplantationer för närvarande det enda kliniskt genomförbara alternativet för patienter som lider av (eller sannolikt kommer att drabbas av) hjärtsvikt. Med tanke på att fullständiga hjärttransplantationer är dyra och att få donatorer är svårt, är det inte förvånande att alternativa terapier är mycket efterfrågade inom det medicinska samfundet.

En lovande strategi som blir allt viktigare är användningen av mänskliga inducerade pluripotenta stamceller (HiPSC) för regenerativ hjärtterapi. Enkelt uttryckt är HiPSCs celler som kommer från mogna celler och kan effektivt "omprogrammeras" till en helt annan celltyp, såsom hjärtmuskelceller (kardiomyocyter). Genom att transplantera eller injicera kardiomyocyter som härrör från HiPSCs i skadade delar av hjärtat är det möjligt att återställa en del av den förlorade funktionaliteten. Tyvärr har studier visat att detta tillvägagångssätt kan öka risken för hjärtarytmier, vilket utgör ett stort hinder för kliniska prövningar.

I en nyligen genomförd studie testade ett japanskt forskarlag från Shinshu University och Keio University School of Medicine en ny strategi för regenerativ hjärtterapi genom att injicera apor med hjärtinfarkt med "hjärtsfäroider" gjorda av HiPSCs. Denna studie publicerades i tidskriften den 26 april 2024Trafikleddes av professor Yuji Shiba från institutionen för regenerativ vetenskap och medicin vid Shinshu University.

I teamet ingick Hideki Kobayashi, den första författaren, och Koichiro Kuwahara från avdelningen för kardiovaskulär medicin vid Shinshu University School of Medicine, samt Shugo Tohyama och Keiichi Fukuda från avdelningen för kardiologi vid Keio University School of Medicine.

I sin nya metod odlade forskarna hiPSCs i ett medium som ledde till deras differentiering till kardiomyocyter. Efter att noggrant extraherat och renat hjärtsfäroider (tredimensionella samlingar av hjärtceller) från kulturerna, injicerade de cirka 6 × 107 celler i de skadade hjärtan hos krabbätande makaker (Macaca fascicularis). De övervakade djurens tillstånd i tolv veckor och mätte regelbundet deras hjärtfunktion. De analyserade sedan apornas hjärtan på vävnadsnivå för att avgöra om hjärtsfäroider kunde regenerera de skadade hjärtmusklerna.

Först kontrollerade teamet den korrekta omprogrammeringen av HiPSCs till kardiomyocyter. Med hjälp av elektriska mätningar på cellnivå, observerade de att de odlade cellerna uppvisade potentiella mönster som är typiska för ventrikulära celler. Cellerna svarade också som förväntat på olika kända mediciner. Viktigast av allt, de fann att cellerna uttryckte rikligt med adhesiva proteiner som connexin 43 och N-cadherin, vilket skulle främja deras vaskulära integration i ett befintligt hjärta.

Cellerna transporterades sedan från Keio Universitys produktionsanläggning till Shinshu University, 230 km bort. Hjärtsfäroiderna, konserverade vid 4 °C i standardbehållare, överlevde den fyra timmar långa resan utan problem. Detta innebär att inga extrema kryogena åtgärder skulle krävas vid transport av cellerna till kliniker, vilket gör det föreslagna tillvägagångssättet mer kostnadseffektivt och lättare att implementera.

Slutligen fick aporna injektioner av antingen hjärtsfäroider eller placebo direkt in i den skadade hjärtkammaren. Under observationsperioden fann forskarna att arytmier inträffade mycket sällan och endast två personer i behandlingsgruppen upplevde övergående takykardi (snabb puls) under de första två veckorna. Med hjälp av ekokardiografi och datortomografi, bekräftade teamet att efter fyra veckor hade hjärtan hos de behandlade aporna bättre vänsterkammarproduktion jämfört med kontrollgruppen, vilket tyder på bättre blodpumpningsförmåga.

Histologisk analys avslöjade slutligen att hjärttransplantaten var mogna och ordentligt fästa vid redan existerande vävnad, vilket stödde resultaten från tidigare observationer. "HiPSC-härledda hjärtsfäroider skulle potentiellt kunna fungera som en optimal form av kardiomyocytprodukter för hjärtregenerering på grund av deras enkla generationsprocess och effektivitet", konstaterar biträdande professor Kobayashi.Vi tror att resultaten av denna forskning kommer att hjälpa till att lösa huvudproblemet med ventrikulär arytmi som uppstår efter celltransplantation och avsevärt påskynda realiseringen av hjärtregenerativ terapi." tillägger han vidare.

Även om det testades på apor, är det värt att notera att protokollet för förberedelse av hjärtsfäroider som används i denna studie utformades för klinisk användning på människor. "De positiva resultat som hittills uppnåtts är tillräckliga för att ge grönt ljus för vår kliniska studie, den så kallade LAPiS-studien. Vi använder redan samma hjärtsfäroider hos patienter med ischemisk kardiomyopati,“ kommenterar professor Kobayashi.

Låt oss alla hoppas på en rungande framgång för LAPiS-studien, som banar väg för utökade och effektiva behandlingsalternativ för personer med hjärtproblem.

Källor: