Биофизики лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ изучают возможность лечения аритмии сердца с помощью имплантации клеток. Полученные результаты можно рассматривать как доказательство того, что процесс приживления к ткани реципиента клеток можно контролировать с помощью «умных» биоматериалов. Работа выполнена при поддержке программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Работа опубликована в журнале Micromachines.
Согласованная работа нашего сердца как системы с последовательной чередой сокращений обеспечивается волной возбуждения, которая представляет собой передачу сигнала от клетки к клетке. Волна проходит через все сердце, ритмично сокращая предсердия и желудочки, а любые отклонения от этого ритма представляют угрозу для здоровья и называются аритмией. Нарушение ритма может быть вызвано разными причинами, и чаще всего это возраст, стресс, недостаток питания наших клеток. Все это приводит к ишемиям и инфарктам, то есть образованию шрамов и рубцов на сердце, которые не могут быть задействованы в проведении волны возбуждения и препятствуют ее движению.
Сердечный ритм — одна из главных характеристик работы сердца, но, к сожалению, сегодня существует только один метод лечения сердечных повреждений, как и инфаркта миокарда, — это радиочастотная катетерная абляция, а проще говоря, выжигание очага аритмии с помощью электрического тока высокой частоты. Операция инвазивная, но по факту это создание еще одной искусственной зоны, которая не мешает прохождению волны.
«Осознавая серьезность проблем, которые несет аритмия, мы стремимся найти альтернативный способ лечения с помощью клеточной терапии, избегая радикального хирургического вмешательства», — рассказала Валерия Цвелая, заведующий лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Команда ученых провела эксперименты по введению суспензии клеток для замещения поврежденных тканей сердца, но это оказалось неэффективно — клетки не приживались, и что самое главное, не образовывали синсити, то есть не встраивались в сердечную ткань, а значит, не проводили возбуждение вместе с родной тканью. Тогда исследователи решили использовать различные полимеры и создавать «заплатки» на сердце. Это более продуктивный способ, но, к сожалению, инвазивный, то есть в любом случае требует хирургического вмешательства.
«Поэтому мы пошли дальше и решили создать микроноситель, который можно вводить в организм неинвазивно. Взяли отдельное волокно определенного состава, и “посадили” на него стволовую клетку. Важно, что клетка также была на определенном этапе своего развития и превращения в кардиомиоцит. Направив такой микроноситель на сделанный на выращенной ткани рубец, мы стали ждать, приживется или не приживётся. Выяснилось, что приживается», — прокомментировала исследование Валерия Цвелая.
Команда лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ показала, что при применении инъекций с микроносителями определенных клеток выживание клеточной культуры гораздо выше. В данном случае использовались индуцированные плюрипотентные стволовые клетки на определенном этапе дифференциации. Этот способ позволяет избежать дополнительных рисков и обеспечивает значительное преимущество с точки зрения иммунного отторжения.
Это исследование было сделано как первый этап работы по проверке эффективности микроносителей in vitro. Команда лаборатории уже делает следующие эксперименты in vivo на целых органах и животных.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ
