Хирурги UM SOM вводят клетки в сердца младенцев во время операций на открытом сердце в Медицинском центре Университета Мэриленда. ISCI поставляет стволовые клетки для процедур.
Даже после обширного хирургического лечения дети с HLHS по-прежнему не имеют оптимальных результатов.
Исследователи надеются, что клетки увеличат шансы младенцев на выживание, поскольку HLHS ограничивает способность сердца перекачивать кровь от сердца к телу.
«Предпосылка этого клинического испытания состоит в том, чтобы стимулировать или регенерировать правый желудочек, единственный желудочек у этих детей, чтобы он работал так же сильно, как и нормальный левый желудочек», — говорит ведущий исследователь Санджай Каушал, доктор медицинских наук, доцент хирургии. , Медицинский факультет Университета Мэриленда и директор отделения детской кардиохирургии, Медицинский центр Университета Мэриленда. "Мы надеемся, что эта терапия изменит правила игры для этих пациентов."
Каушал говорит, что первые два пациента, которым было четыре месяца, когда были введены стволовые клетки, чувствуют себя хорошо после операции.
Мезенхимальные стволовые клетки
Это первое исследование HLHS в США с использованием стволовых клеток, известных как аллогенные мезенхимальные стволовые клетки (MSC). Аллогенные клетки могут использоваться у других людей без создания иммунного ответа, который может заставить организм отторгать клетки.
Кроме того, эти клетки представляют собой тип взрослых стволовых клеток (обнаруживаются как у детей, так и у взрослых), неспециализированные клетки, которые могут развиваться в тканевые или органоспецифичные клетки. МСК можно собирать заранее, увеличивать в культуре и хранить для дальнейшего использования.
Аллогенная природа МСК позволяет стволовым клеткам от одного донора костного мозга предоставить все стволовые клетки для этого исследования. Исследователи в другом месте применяют другой подход к укреплению сердца HLHS с использованием аутологичных клеток, стволовых клеток, взятых из собственной пуповины пациента с HLHS, для использования у этого конкретного пациента.
Было показано, что у взрослых пациентов МСК в сердце уменьшают рубцовую ткань, уменьшают воспаление, вызывают рост новых мелких сосудов и стимулируют сердце к самовосстановлению, вызывая рост клеток сердечной мышцы и сердечных стволовых клеток.
«Мы достигли невероятных результатов в использовании мезенхимальных стволовых клеток для восстановления поврежденной сердечной мышцы у взрослых», — говорит Джошуа М. Хэйр, доктор медицины, директор-основатель ISCI и спонсор исследования. "Это первый раз, когда эти типы клеток используются у младенцев, поэтому это очень интересно."
Междисциплинарный институт стволовых клеток вырос из местного исследовательского центра до национального предприятия по производству клеток. ISCI предоставляет клетки для Исследовательской сети сердечно-сосудистой клеточной терапии, был назван Национальным институтом сердца, легких и крови Центром производственной помощи для клеточной терапии и с 2008 года проводит исследования по использованию стволовых клеток для восстановления сердечно-сосудистой системы.
Детали исследования
HLHS — одно из самых сложных врожденных пороков сердца для лечения.
По оценкам Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), около 960 детей в США рождаются каждый год с HLHS. По неизвестным причинам главная насосная камера сердца, левый желудочек, не развивается полностью во время критического периода роста непосредственно перед родами.
Правый желудочек обычно перекачивает кровь под низким давлением в легкие для насыщения кислородом, в то время как левый желудочек проталкивает кровь под высоким давлением через аорту ко всему телу. У детей с HLHS правое сердце принимает на себя дополнительную нагрузку, временно поддерживая кровообращение как в легких, так и в теле.
Этот стресс может привести к отказу правого сердца и смерти ребенка.
Текущие варианты лечения HLHS — это либо пересадка сердца, либо серия из трех реконструктивных хирургических процедур на открытом сердце для соединения левой и правой сторон сердца.
Однако даже после трансплантации или реконструктивной хирургической серии средняя пятилетняя выживаемость детей с HLHS составляет всего 50-60 процентов.
В этом исследовании безопасности и эффективности фазы 1 аллогенные МСК вводятся в сердечную мышцу во время второй из трех реконструктивных операций, которые обычно выполняются примерно в возрасте четырех месяцев.
В исследование будут включены 30 пациентов с HLHS. Пятнадцать пациентов получат от шести до восьми инъекций стволовых клеток каждый, в зависимости от размера сердца, в то время как 15 пациентов контрольной группы не получат клетки.
Это открытое испытание, в котором исследователи и семьи участников будут знать, вводятся ли клетки.
Фундаментальная наука
Каушал заложил основу для этого испытания восемь лет назад, когда начал изучать возможности стволовых клеток для укрепления детских сердец. Каушал говорит, что он и его команда разработали множество моделей, пытаясь понять, как эти клетки работают в лаборатории, прежде чем перейти к клиническому применению. "За тем, что мы делаем, стоит фундаментальная наука. Я хочу убедиться, что то, что мы делаем в лаборатории, строгое, чтобы гарантировать, что мы обеспечиваем лучшую терапию для этих маленьких детей."
Несколько исследователей из Центра биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Медицинского университета Мэрилендского университета добавили свой опыт в эту работу, сотрудничая с доктором. Каушал, чтобы понять и разработать терапию стволовыми клетками для детей с сердечной недостаточностью.
"Доктор. Каушал и его коллеги обнаружили, что неонатальное сердце на самом деле является богатым источником сердечных стволовых клеток, но существующих стволовых клеток в сердцах этих младенцев недостаточно для преодоления HLHS », — говорит Курт И. Сивин, доктор медицины, профессор педиатрии и физиологии, директор Центра биологии стволовых клеток и регенеративной медицины и заместитель декана по исследованиям Медицинской школы Университета Мэриленда. "Мы близки к пониманию одного механизма, лежащего в основе этой недостаточности. Это направление исследований является ключевой частью нашего стремления использовать стволовые клетки для восстановления, лечения и предотвращения тяжелых заболеваний у детей и взрослых."
В ранее опубликованном исследовании Каушал продемонстрировал, что мезенхимальные стволовые клетки могут восстанавливать функцию в доклинической модели, воспроизводящей многие особенности HLHS.
Стволовые клетки реконструировали сердечную мышцу (миокард) аналогично нормальному миокарду. Стволовые клетки в сердце также могут выделять факторы роста, способствующие формированию сердечной мышцы и предотвращающие ее отмирание. «Эти ключевые результаты показали, что эти клетки будут работать для пациентов с HLHS», — говорит Каушал.
Хотя стволовые клетки использовались для регенерации сердец взрослых, Каушал говорит, что улучшения были незначительными. Его исследования показывают, что результаты могут быть лучше в педиатрических сердцах: «Сердце способно реконструироваться лучше у молодого пациента, чем у пожилого пациента, потому что тело все еще растет, хорошие вещи происходят, и дела не ухудшаются."
Сивин, детский онколог, говорит, что его самым первым пациентом в качестве педиатрического стажера много лет назад был младенец с HLHS. "Я видел, насколько разрушительными могут быть HLHS для младенцев и их семей. Я очень рад запуску этого первого испытания стволовыми клетками среди детей и с нетерпением жду результатов для пациентов."
Отделение хирургии Медицинской школы Университета Мэриленда финансирует клинические расходы, связанные с этим исследованием. "Доктор. Исследование Каушала даст семьям с ужасным диагнозом надежду на лучший исход для их ребенка », — говорит Стивен Т. Бартлетт, доктор медицины, заслуженный профессор Питера Ангелоса; Заведующий кафедрой хирургии Медицинской школы Университета Мэриленда; и главный хирург и исполнительный вице-президент Медицинской системы Университета Мэриленда. "Финансирование этого проекта Департаментом хирургии демонстрирует острую необходимость и обещание, которое данное исследование дает для группы очень высокого риска, у которой есть только 50/50 шанс выжить при текущих протоколах лечения."
«Этот новый терапевтический подход демонстрирует, как наши преподаватели неустанно ищут новые способы улучшить здоровье некоторых из наших самых маленьких и наиболее уязвимых пациентов», — говорит Э. Альберт Рис, доктор медицины, доктор философии, магистр делового администрирования, вице-президент по медицинским вопросам Университета Мэриленда; Джон Z. и Акико К. Заслуженный профессор Бауэрса; и декан Медицинской школы Университета Мэриленда.«Эта терапия стволовыми клетками может предоставить новый вариант лечения не только для пациентов с HLHS, но и для пациентов с другими врожденными проблемами сердца."