У кардиологов из Emory есть решение этой проблемы. Исследователи упаковывают стволовые клетки в капсулу из гелеобразного вещества альгината.
После упаковки клетки остаются на месте, со временем высвобождая свои лечебные факторы.Исследователи использовали инкапсулированные мезенхимальные стволовые клетки, чтобы сформировать «пластырь», который наносили на сердца крыс после сердечного приступа. По сравнению с животными, получавшими голые клетки (или ничего), крысы, которым вводили пластыри в виде капсул, демонстрировали увеличение сердечной функции, уменьшение размера рубца и больший рост новых кровеносных сосудов через месяц. Кроме того, многие из инкапсулированных клеток остались живы.
«Этот подход, по-видимому, является эффективным способом увеличения удержания и выживаемости клеток в контексте терапии сердечными клетками», — говорит У. Роберт Тейлор, доктор медицины, профессор медицины и директор отделения кардиологии Медицинской школы Университета Эмори и профессор кафедры кардиологии. Департамент биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Култера в Технологическом институте Джорджии и Эмори. «Это может быть стратегия, применимая ко многим типам клеток для регенеративной терапии сердечно-сосудистых заболеваний».
Результаты были опубликованы 10 октября в Журнале Американской кардиологической ассоциации. Первый автор — исследователь сердечно-сосудистой системы Ребекка Левит, доктор медицины. Она и ее коллеги сотрудничали с лабораторией Андреса Гарсии, доктора философии, на факультете биомедицинской инженерии Уоллеса Х. Култера Технологического института Джорджии Университета Эмори при разработке пластыря, используемого для нанесения инкапсулированных клеток.
По словам Тейлора, при попадании в сердце после сердечного приступа клетки сталкиваются как с неблагоприятной воспалительной средой, так и с механическими силами, которые действуют на них, как пальцы, сжимающие скользкие семена арбуза.«Эти клетки — социальные существа — им нравится быть вместе», — говорит он. "Из некоторых исследований клеточной терапии после инфаркта миокарда можно подсчитать, что более 90 процентов клеток теряются в течение первого часа. С такими цифрами легко утверждать, что удержание — это первое, на что нужно обратить внимание. эффективность ".Инкапсуляция удерживает мезенхимальные стволовые клетки вместе в сердце и делает их счастливыми.
Это позволяет им чувствовать внешнюю среду и высвобождать более мелкие белки, такие как факторы роста, производимые клетками, в то же время предотвращая проникновение более крупных белков, таких как антитела, и испортить вечеринку.Альгинат, материал, используемый для инкапсуляции стволовых клеток, уже имеет множество биомедицинских и кулинарных применений. Это кулинарный инструмент в руках изобретательных поваров, он является частью перевязочного материала для ран и того, что стоматологи используют для снятия слепков с чьих-то зубов. Коллин Вебер, доктор медицины, исследователь диабета в Эмори и соавтор статьи, использовал альгинат для инкапсуляции инсулин-продуцирующих островковых клеток, а инкапсулированные альгинатом островки проходят клинические испытания на диабет.
Помещение клеток в гель действительно предотвращает превращение клеток в часть сердечной мышечной ткани и замену умерших клеток, но в любом случае мезенхимальные стволовые клетки не могут этого сделать.Вместо этого ученые считают, что основными преимуществами, которые они приносят для сердца, являются гормоны и факторы роста, которые способствуют регенерации кровеносных сосудов. Мезенхимальные стволовые клетки можно получить из взрослых тканей, таких как костный мозг или жир.
Они способны превращаться в клетки костей, жира и хряща, но не в другие типы клеток, такие как мышцы или мозг.Через месяц после искусственного сердечного приступа фракция выброса крысиного сердца — мера того, насколько объем крови в сердце изменяется при перекачивании крови — упала с 72 до 34 процентов. Когда крыс лечили инкапсулированными мезенхимальными стволовыми клетками, фракция выброса составляла 56 процентов, что является значительным улучшением, но когда крыс лечили голыми клетками, фракция выброса составляла 39 процентов, не так много.Один из основных эффектов стволовых клеток, по-видимому, заключается в стимулировании роста кровеносных сосудов; у крыс, получавших капсулы, поврежденная область сердца имела плотность кровеносных сосудов в несколько раз больше, чем у контрольной группы.
Как долго инкапсулированные стволовые клетки остаются в сердце? Пластырь из гидрогеля, использованный в исследовании, разрушается в течение 10 дней. Тейлор говорит, что его лаборатория планирует попробовать различные материалы, чтобы регулировать скорость растворения пластыря и, следовательно, продолжительность связывания капсул внутри пластыря.В клинических условиях, по словам Тейлора, цель состоит в том, чтобы использовать собственные (аутологичные) клетки пациента в качестве источника материалов для клеточной терапии.
Источник мезенхимальных стволовых клеток может быть получен из костного мозга пациента. Клеткам необходимо будет расти вне тела в течение нескольких дней в таком учреждении, как Центр персонализированной иммунотерапии Эмори, чтобы их было достаточно для терапевтического эффекта.