Экспериментальный гель для инъекций может восстановить повреждения сердца

В последние годы клеточная терапия достигла больших успехов, особенно благодаря биотехнологиям тканевой инженерии. В частности, они используются для восстановления тканей и в один прекрасный день могут сделать возможным восстановление повреждений сердца после сердечного приступа, согласно результатам исследования, представленного на последней конференции Британского сердечно-сосудистого общества в Манчестере. Хотя миллионы людей сегодня могут быть спасены от сердечного приступа, им часто приходится иметь дело с "шрамами", которые часто приводят к сердечной недостаточности. Новый экспериментальный инъекционный гель, разработанный британскими исследователями, дает новую надежду, действуя как поддерживающий клетки каркас. Он обеспечивает рост клеток и, таким образом, восстановление миокарда (мышечной ткани сердца).

Уровень сердечных заболеваний — прямых факторов риска сердечного приступа — во всем мире продолжает расти. По данным ВОЗ, число смертей от болезней сердца увеличилось с 2 миллионов в 2000 году до 9 миллионов в 2019 году, что составляет почти 16% смертей во всем мире.

Причины этих заболеваний разнообразны, начиная от возраста и заканчивая генетикой. Вероятно, в связи с современной тенденцией чрезмерного потребления, ожирение также является одним из основных факторов риска. Предыдущие исследования показали, что у людей с высоким индексом массы тела на 30% выше вероятность развития одного или нескольких сердечно-сосудистых заболеваний (венозной или артериальной недостаточности, высокого кровяного давления, атеросклероза и т.д.).

По имеющимся данным, только в Великобритании ежегодно происходит более 100 000 госпитализаций в связи с сердечными приступами, или примерно один приступ каждые пять минут. После инфаркта сердце имеет очень ограниченную способность к восстановлению, в результате чего у выживших остаются необратимые последствия (например, сердечная недостаточность).

Технологии тканевой инженерии, возможно, способны обратить эту тенденцию вспять. Исследователи из Манчестерского университета создали гель, который можно вводить непосредственно в сердце. Он действует как строительный каркас, помогая клеткам расти и формировать новую сердечную ткань.

"Несмотря на то, что эта новая технология находится еще в зачаточном состоянии, потенциал ее применения для восстановления сердца после инфаркта огромен", — говорит Кэтрин Кинг, ведущий автор нового исследования и аспирант Манчестерского университета, в своем заявлении.

Подобные технологии инъекционных гелей уже существуют для восстановления клеток, но до сих пор они были направлены только на хрящи или кровеносные сосуды. Обычно они основаны на выращивании клеток в гелевых субстратах, которые затем хирургическим путем помещаются на области вмешательства. Они также могут быть использованы для ангиопластики или стентирования.

Однако до сих пор попытки восстановить сердечную ткань, как правило, сводились к введению перепрограммированных клеток (которые трансформируются в клетки сердца). В предыдущих исследованиях только 1% этих клеток выживал и оставался на месте рубца. Однако с помощью этого геля эти клетки могут оставаться на месте и размножаться более эффективно.

Для успешного лечения необходимо хорошее кровоснабжение, чтобы введенные клетки эффективно прорастали в новую ткань. Поэтому исследователи сначала использовали свой гель на изолированных клетках кровеносных сосудов, которые смогли эффективно расти.

Затем гель был использован на человеческих клетках, которые были перепрограммированы и преобразованы в клетки сердца. Клетки смогли размножаться in vitro, и через три недели они начали биться в унисон. У здоровых мышей (in vivo) эхокардиограммы и электрокардиограммы показали, что гель может быть правильно введен, не вызывая токсичности. Гелевую подложку с флуоресцентным маркером вводили в сердца мышей. Мониторинг с помощью флуоресценции показал, что гель, содержащий восстанавливающие клетки, прикрепился к стенкам сердца в течение двух недель - достаточного времени для хорошего заживления.

Гелевый субстрат состоит из пептидных цепочек, естественная податливость связей которых позволяет сохранять его целостность в различных состояниях. В частности, при определенной степени напряжения пептиды могут распадаться и вести себя как жидкость, идеально подходящая для инъекций. Когда напряжение снимается (после введения жидкости), пептиды вновь собираются и ведут себя как твердое вещество, эффективно удерживая клетки на месте, когда они связываются с сердцем.

В ближайшем будущем ученые планируют испытать технологию на мышах, перенесших сердечный приступ, чтобы определить, сможет ли сердечная мышца заживать достаточно эффективно, чтобы восстановить оптимальную насосную способность. В конечном итоге этот гель может решить одну из основных проблем, препятствующих развитию клеточной терапии.