В Соединенных Штатах один человек умирает от сердечного заболевания каждые 34 секунды, и более 5 миллионов человек страдают от сердечной недостаточности, что означает снижение способности перекачивать кровь, сказал старший исследователь Лэй Ян, доктор философии, доцент кафедры биологии развития. , Медицинская школа Питта. Более половины пациентов с сердечными заболеваниями не реагируют на текущие методы лечения, и существует нехватка донорских органов для трансплантации.«Ученые искали подходы к регенеративной медицине и тканевой инженерии, чтобы найти новые решения этой важной проблемы», — сказал д-р Ян. «Возможность заменить кусок ткани, поврежденный сердечным приступом, или, возможно, целый орган, может быть очень полезной для этих пациентов».
В рамках этого проекта исследовательская группа сначала «децеллюляризовала» или удалила все клетки из сердца мыши. Этот процесс занимает около 10 часов с использованием различных агентов. Затем они повторно заселили оставшийся каркас сердца или каркас мультипотенциальными сердечно-сосудистыми клетками-предшественниками (MCP). Эти замещающие клетки были получены путем обратной инженерии фибробластных клеток из небольшой биопсии кожи для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток с последующей обработкой iPS-клеток специальными факторами роста для дальнейшей индукции дифференцировки.
«Этот процесс производит MCP, которые являются клетками-предшественниками, которые могут далее дифференцироваться на три типа клеток, которые использует сердце, включая кардиомиоциты, эндотелиальные клетки и клетки гладкой мускулатуры», — пояснил д-р Ян. «Никто раньше не пробовал использовать эти MCP для регенерации сердца. Оказывается, внеклеточный матрикс сердца — материал, который является субстратом сердечного каркаса — может посылать сигналы, чтобы заставить MCP стать специализированными клетками, необходимыми для правильного функционирования. сердечная деятельность ".
Через несколько недель сердце мыши не только было восстановлено человеческими клетками, но и снова начало сокращаться со скоростью от 40 до 50 ударов в минуту, как выяснили исследователи. Необходимо проделать дополнительную работу, чтобы заставить сердце сокращаться достаточно сильно, чтобы оно могло эффективно перекачивать кровь, и правильно восстановить систему электропроводности сердца, чтобы частота сердечных сокращений соответственно учащалась и замедлялась.Доктор Ян отметил, что в будущем можно будет сделать простую биопсию кожи пациента, чтобы получить персонализированные MCP, которые можно будет использовать для засева биологического каркаса и регенерации замещающего органа, подходящего для трансплантации. Модель также может использоваться в качестве лабораторного метода для доклинической проверки воздействия новых лекарств на сердце или для изучения того, как может развиваться сердце плода.
«Одна из наших следующих целей — посмотреть, возможно ли сделать пластырь на сердечной мышце человека», — добавил он. «Мы могли бы использовать пластыри для замены области, поврежденной сердечным приступом. Этого может быть легче достичь, потому что для этого не потребуется столько клеток, сколько потребуется для всего органа размером с человека».