Подложка во спасение: в РФ научились доставлять клетки-стимуляторы в сердце
Российские ученые разработали технологию пересадки в сердце клеток, которые могут служить альтернативой электрическим кардиостимуляторам. Их непосредственное введение в орган с помощью инъекции вызывает травмы и воспаление тканей, поэтому медики решили размещать их на специальной биополимерной подложке. Ее можно легко прикрепить к миокарду. После пересадки клетки активируют с помощью светового воздействия. Специалистам уже удалось успешно выполнить операцию на сердце свиньи и получить после этого устойчивый ритм. По словам кардиологов, технология может оказаться очень перспективной, но для окончательных выводов необходимы дальнейшие эксперименты и испытания на людях.
Задать ритм
Специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) вместе с коллегами из ИТМО разработали методику доставки клеток, способных задавать частоту сердечных сокращений. При обычной инъекции эти органические кардиостимуляторы (так называемые пейсмекеры) могут вызывать травмы и воспаление тканей, кроме того, они слишком быстро выводятся из организма. Чтобы этого избежать, их разместили на специальной биополимерной пористой пленке размером 1 кв. см с определенным набором молекул, которая прочно «приклеилась» к миокарду. Технология была успешно опробована на животном.
— Во время операции мы подшили патч на сердце свиньи и стимулировали пейсмекеры с помощью света определенной длины волны для контроля их возбуждения. После засветки нам удалось зафиксировать навязанный нами сердцу ритм. Сама имплантация клеточного патча заняла около получаса — это время, необходимое на образование первичной связи между сердечной тканью животного и патчем. Затем провели эксперимент с засветкой, чтобы «разбудить» пейсмейкерные клетки, и регистрировали изменение ритма сердца свиньи. Вопрос о том, как долго эта активность будет сохраняться, остается открытым и будет изучен в ближайшие месяцы. Свинья с имплантированными клетками останется под постоянным наблюдением, специальный прибор будет регистрировать ее сердечный ритм с высокой точностью, — сказала инженер лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, научный сотрудник Передовой инженерной школы ИТМО Елена Турчанинова.
Биологические пейсмекеры — специальные клетки, которые контролируют сердечный ритм и могут передавать управляющие сигналы для сокращения сердца. Если эти клетки перестают работать из-за заболеваний, то врачи могут установить искусственный электрокардиостимулятор. Каждая его установка или замена — это инвазивная операция. Как и любое хирургическое вмешательство, она несет риски для пациента. Помимо этого, организм может начать отторгать электрокардиостимулятор, что может привести к летальному исходу. Средний срок службы этих устройств — около 10 лет, потом требуется замена. Таким образом, за жизнь человеку придется пережить несколько серьезных операций.
Альтернативой этому может стать пересадка пейсмекеров. Клеток-водителей ритма медики выращивают из стволовых. Чтобы те лучше прижились в организме, ученые взяли их в промежуточном состоянии, пока они полностью не сформировались. Их превращение в пейсмекеров завершается уже после пересадки.
— Многие электрокардиостимуляторы имеют заданный постоянный ритм — около 80 ударов в минуту. С одной стороны, это обеспечивает стабильность работы устройства, но с другой — это снижает качество жизни человека. К примеру, затрудняет даже простой подъем по лестнице. Еще одним примером может стать кардиостимулятор у детей: он не приспосабливается к росту и гормональным изменениям в организме. Поэтому крайне актуальным является переход от искусственных пейсмекеров к естественным, биологическим, — сказала заведующая лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, старший научный сотрудник МОНИКИ имени Владимирского Валерия Цвелая.
Дождаться итогов
В ближайших планах исследовательской группы из МФТИ — провести серию операций на животных и отработать методику проведения медицинского вмешательства, а именно — определить критическую массу пейсмекеров, которых будет достаточно для «перестройки» сердечного ритма с определенной точностью. После этого аналогичные операции будут проведены уже на человеческом сердце, подключенном к системе искусственного кровообращения.
Эксперимент, проведенный учеными, можно считать заметным успехом, так технологию пересадки пейсмекеров сейчас разрабатывают медики во всём мире, сказал кардиолог, член Европейского общества кардиологов Ярослав Ашихмин.
— Технология обязательно будет востребована медиками. Сейчас во всех крупнейших университетах мира ведутся такие работы, чтобы посадить клетки сердца в той или ной стадии развития на каркасы. В будущем метод может стать альтернативой электрическим кардиостимуляторам. Хорошо, что наши ученые этим занимаются. Но водители ритма обычно находятся глубоко в сердце. И мы пока не знаем, насколько эффективной будет стимуляция их пересаженными аналогами. Главная проблема — в их интеграции с мышечными клетками и другими элементами проводящей системы сердца, — отметил он.
Если пересаженных пейсмекеров будет достаточно много и они станут давать сильный импульс, то технологию можно признать работающей, добавил эксперт.
Попытки использовать стволовые клетки в медицине делаются уже давно, однако пока они не принесли желаемого результата, отметил заведующий отделением неинвазивной реваскуляризации Центра патологии органов кровообращения Алексей Утин. По его словам, нужны большие исследования и убедительные доказательства, что стволовые клетки в данном случае могут помочь. Идея использовать подложку для их размещения на сердце звучит разумно, но нужно дождаться итогов эксперимента, резюмировал специалист.
