23.08.2013

Восстанавливать сердце после инфаркта в будущем смогут одним уколом

Ученые разработали технологию, которая позволит восстанавливать сердце после инфаркта. Если ее удастся перенести из пробирки в клинику, то одного укола в сердце будет достаточно, чтобы место послеинфарктного рубца заняли работающие клетки миокарда.

Как и многие другие, технология основана на клеточной терапии. Но при этом не нужно выращивать и видоизменять клетки в пробирке и вообще вводить клетки в сердце.

Оно будет использовать свои собственные резервы, а для их стимуляции достаточно одного укола.

Надо ввести в миокард коктейль из нужных генов, которые будут превращать клетки-фибробласты сердца в кардиомиоциты.

Пока что создатели технологии из Института Глэдстоун и Калифорнийского университета в Сан-Франциско испытали ее в клеточной культуре. Но они получили главный результат – им удалось напрямую превратить человеческие фибробласты (клетки соединительной ткани) в кардиомиоциты (сократительные клетки сердечной мышцы). О достижении ученые сообщили в журнале Stem Cell Reports.

Фибробласты чаще всего упоминаются как клетки кожи. Но они есть и в других органах: например, в сердце на них приходится больше половины всех клеток. Когда после инфаркта на нем возникает рубец, он образуется именно из фибробластов. Но функционально в данном случае эти клетки бесполезны: они не могут сокращаться и участвовать в основной работе сердечной мышцы – перегонять кровь по сосудам. Для этой работы незаменимы клетки сердечной мышцы – кардиомиоциты.

Превращение одних специализированных клеток напрямую в другие специализированные клетки – это следующий шаг в развитии клеточных технологий, когда не надо возвращать их в стволовую стадию (последнее всегда связано с некоторым риском злокачественного перерождения).

В исследовании 2012 года, опубликованном в Nature, ученые сообщали, что им удалось перепрограммировать фибробласты в кардиомиоциты в сердце живой мыши.

Это было достигнуто инъекцией в фибробласты комбинации из трех генов (GMT). «Применив генотерапевтический подход, мы получили новые клетки миокарда, которые сокращались синхронно с окружающими клетками и значительно улучшили насосную функцию сердца», — объясняет ведущий автор исследования Дипак Сривастава.

«Больше половины клеток в сердце – это фибробласты, — подчеркивают авторы работы. — Это огромный пул, который можно использовать для ремонта сердечной мышцы».

На этот раз ученые взяли человеческие фибробласты из трех разных источников и перепрограммировали их в клетки миокарда в клеточной культуре. Но для этого пришлось использовать дополнительные гены. Оказалось, что комбинация генов GMT, которая эффективно сработала в сердце мыши, на человеческие фибробласты не подействовала.

Ученые стали искать дополнительные гены среди 16 кандидатов. Поиск вели так: сначала в клетки ввели все 16 генов, а затем удаляли по одному, чтобы найти тот, который играет ключевую роль в перепрограммировании. Наконец, установили, что инъекция коктейля из пяти генов – трех в составе GMT и еще двух, ESRRG и MESP1, — приводила к желательному эффекту. Фибробласты превращались в кардиомиоциты.

«Почти все клетки в нашей работе испытали частичную трансформацию, и около 20% клеток полностью перепрограммировались и стали генерировать электрический сигнал – ключевой признак клеток бьющегося сердца», — уточняют исследователи. Они, впрочем, полагают, что в живом сердце под влиянием клеточного окружения трансформация должна происходить успешнее, чем в чашке Петри, — так, как ранее они наблюдали в сердце мыши.

О перспективах этой технологии на Международном московском кардиофоруме в апреле 2013 года рассказал академик РАМН, руководитель лаборатории стволовых клеток кардиоцентра Минздрава РФ Владимир Смирнов:

«Почему это так перспективно?

Не надо вводить в сердце никаких клеток, которые занимают определенный объем. Вы вводите только молекулы, которые попадают в имеющиеся там клетки.

И под влиянием этих молекул фибробласты начнут меняться в кардиомиоциты. Рассасывается рубец на сердце, который образуют фибробласты, производящие коллаген. А под влиянием инъекции они прекратят производить коллаген и начнут сокращаться».

Так что на сегодня ученые доказали, что человеческие фибробласты можно перепрограммировать в кардиомиоциты напрямую. Но на пути из лаборатории в клинику технологию, естественно, необходимо усовершенствовать.

Следующий шаг, который собираются сделать биологи, — это протестировать свой коктейль из пяти генов на сердце крупного животного, например, свиньи. Второй шаг – попробовать заменить коктейль из генов комбинацией веществ – их белковых продуктов. То есть превратить генотерапию просто в лекарственную терапию. Это повысит безопасность метода и сделает его проще.

Надежда Маркина

Источники:

1. Газета.Ru