Регенеративная терапия сердца включает трансплантацию клеток сердечной мышцы в поврежденные участки сердца для восстановления утраченной функции. Однако, как сообщается, риск аритмий после этой процедуры высок.
В недавнем исследовании ученые из Японии опробовали новый подход, который включает инъекцию «сердечных сфероидов», выращенных из стволовых клеток человека, непосредственно в поврежденные желудочки. Весьма положительные результаты, наблюдаемые в моделях на приматах, подчеркивают потенциал этой стратегии.
Сердечно-сосудистые заболевания по-прежнему входят в число основных причин смертности во всем мире и особенно распространены в развитых странах. Растет число инфарктов миокарда, широко известных как «сердечные приступы», что приводит к значительному числу смертей каждый год.
Сердечные приступы обычно убивают миллионы клеток сердечной мышцы, оставляя сердце в ослабленном состоянии. Поскольку млекопитающие не могут самостоятельно регенерировать клетки сердечной мышцы, трансплантация сердца в настоящее время является единственным клинически жизнеспособным вариантом для пациентов, страдающих сердечной недостаточностью. Учитывая, что полная трансплантация сердца стоит дорого, а доноров найти трудно, неудивительно, что альтернативные методы лечения пользуются большим спросом в медицинском сообществе.
Одной из многообещающих стратегий, которая неуклонно набирает обороты, является использование индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток (HiPSC) для регенеративной терапии сердца. Проще говоря, HiPSC — это клетки, полученные из зрелых клеток, которые можно эффективно «перепрограммировать» в совершенно другой тип клеток, например, в клетки сердечной мышцы (кардиомиоциты).
Путем трансплантации или инъекции кардиомиоцитов, полученных из HiPSC, можно восстановить часть утраченной функциональности поврежденных участков сердца. Научная работа показала, что, к сожалению, этот подход может увеличить риск аритмий, что является серьезным препятствием для клинических испытаний.
В своем недавней работе японская исследовательская группа из Университета Синсю (Shinshu University) и Медицинской школы Университета Кейо (Keio University School of Medicine) протестировала новую стратегию регенеративной терапии сердца, которая включает введение «сердечных сфероидов», полученных из HiPSC, обезьянам с инфарктом миокарда. Это исследование, опубликованное в научном журнале Circulation, было проведено профессором Юджи Сиба (Yuji Shiba) с факультета регенеративной науки и медицины Университета Синсю.
В состав команды ученых входили первый автор исследования Хидеки Кобаяши (Hideki Kobayashi) и Коитиро Кувахара (Koichiro Kuwahara) с кафедры сердечно-сосудистой медицины Медицинской школы Университета Синсю (Shinshu University School of Medicine), а также Сюго Тохьяма (Shugo Tohyama) и Кейичи Фукуда (Keiichi Fukuda) с кафедры кардиологии Медицинской школы Университета Кейо и другие.
В своем новом подходе исследователи культивировали HiPSC в среде, которая привела к их дифференцировке в кардиомиоциты. После тщательного извлечения и очистки сердечных сфероидов (трехмерных скоплений сердечных клеток) из культур они инъецировали примерно 6 × 107 клеток в поврежденные сердца макак-крабоедов (Macaca fasccularis).
Они следили за состоянием животных в течение двенадцати недель, регулярно измеряя функцию сердца. После этого они проанализировали сердца обезьян на уровне тканей, чтобы оценить, могут ли сердечные сфероиды регенерировать поврежденные сердечные мышцы.
Во-первых, команда ученых проверила правильность перепрограммирования HiPSC в кардиомиоциты. С помощью электрических измерений на клеточном уровне они заметили, что культивируемые клетки демонстрируют потенциальные паттерны, типичные для желудочковых клеток. Клетки также реагировали, как и ожидалось, на различные известные лекарственные препараты.
Самое главное, они обнаружили, что клетки обильно экспрессируют адгезивные белки, такие как коннексин 43 и N-кадгерин, которые способствуют их сосудистой интеграции в существующее сердце.
После этого клетки были перевезены с производственного объекта Университета Кейо в Университет Синсю, расположенный в 230 км. Сердечные сфероиды, хранившиеся при температуре 4°C в стандартных контейнерах, без проблем выдержали четырехчасовое путешествие. Это означает, что при транспортировке клеток в клиники не потребуются экстремальные криогенные меры, что сделает предлагаемый подход менее дорогим и более простым в применении.
Наконец, обезьянам вводили либо сердечные сфероиды, либо плацебо непосредственно в поврежденный желудочек сердца. В течение периода наблюдения исследователи отметили, что аритмии были очень редкими: только у двух человек в группе лечения наблюдалась преходящая тахикардия (учащенный пульс) в первые две недели.
С помощью эхокардиографии и компьютерной томографии ученые подтвердили, что сердца обезьян, получивших лечение, имели лучший выброс левого желудочка через четыре недели по сравнению с контрольной группой, что указывает на превосходную способность перекачки крови.
Гистологический анализ в конечном итоге показал, что сердечные трансплантаты были зрелыми и правильно соединены с ранее существовавшей тканью, что подтвердило результаты предыдущих наблюдений. «Сердечные сфероиды, полученные из HiPSC, потенциально могут служить оптимальной формой продуктов кардиомиоцитов для регенерации сердца, учитывая их простой процесс генерации и эффективность», — говорит Кобаяши.
«Мы считаем, что результаты данного исследования помогут решить основную проблему желудочковой аритмии, возникающей после трансплантации клеток, и значительно ускорят реализацию регенеративной терапии сердца».
Несмотря на то, что тест проводился на обезьянах, стоит отметить, что протокол производства сердечных сфероидов, использованный в этом исследовании, был разработан для клинического применения на людях.
«Полученных на данный момент положительных результатов достаточно, чтобы дать зеленый свет нашему клиническому исследованию, названному исследованием LAPiS. Мы уже используем те же сердечные сфероиды у пациентов с ишемической кардиомиопатией», — говорит профессор Кобаяши.
Литература:
Hideki Kobayashi et al, Regeneration of Nonhuman Primate Hearts With Human Induced Pluripotent Stem Cell–Derived Cardiac Spheroids, Circulation (2024). DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.123.064876
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
