Naukowcy z University of Houston donoszą o pierwszej w swoim rodzaju technologii, która nie tylko naprawia komórki mięśnia sercowego u myszy, ale także regeneruje je po ataku serca lub zawale mięśnia sercowego, jak wiadomo z medycznego punktu widzenia.
Według Roberta Schwartza, Hugh Roya i Lillie Cranz Cullen, wybitnego profesora biologii i biochemii w UH College of Natural, przełomowe odkrycie, opublikowane w Journal of Cardiovascular Aging, może stać się potężną strategią kliniczną leczenia chorób serca u ludzi. Nauki i matematyka.
Nowa technologia opracowana przez zespół naukowców wykorzystuje syntetyczny przekaźnikowy kwas rybonukleinowy (mRNA) do dostarczania zmutowanych czynników transkrypcyjnych – białek kontrolujących konwersję DNA w RNA – do mysiego serca.
„Nikt nie był w stanie tego zrobić w takim stopniu i uważamy, że może to stać się możliwym leczeniem dla ludzi” – powiedział Schwartz, który prowadził badanie z niedawnym doktorantem Siyu Xiao i Dinakarem Iyerem, adiunktem naukowym biologii. i biochemia.
Syntetyczne mRNA przyczynia się do wzrostu przypominającego komórki macierzyste
Naukowcy wykazali, że dwa zmutowane czynniki transkrypcyjne, Stemin i YAP5SA, współpracują ze sobą w celu zwiększenia replikacji kardiomiocytów, czyli komórek mięśnia sercowego, izolowanych z serc myszy. Eksperymenty te przeprowadzono in vitro na szalkach do hodowli tkankowych.
„To, co staramy się zrobić, to odróżnicowanie kardiomiocytów do stanu bardziej przypominającego komórki macierzyste, aby mogły się regenerować i proliferować” – powiedział Xiao.
Stemin włącza właściwości podobne do komórek macierzystych z kardiomiocytów. Kluczową rolę Stemina w ich eksperymentach odkrył Iyer, który powiedział, że czynnik transkrypcyjny jest „zmieniaczem gry”. Tymczasem YAP5SA działa poprzez promowanie wzrostu narządów, który powoduje jeszcze większą replikację miocytów.
W osobnym odkryciu opublikowanym w tym samym czasopiśmie zespół informuje, że Stemin i YAP5SA naprawiały uszkodzone serca myszy in vivo. Warto zauważyć, że jądra miocytów replikowały się co najmniej 15-krotnie w ciągu 24 godzin po wstrzyknięciu do serca, które dostarczyło te czynniki transkrypcyjne.
Bradley McConnell, profesor farmakologii i doktorant Emilio Lucero z UH College of Pharmacy, współpracowali przy badaniu, opracowując model dorosłej myszy z zawałem.
„Kiedy oba czynniki transkrypcyjne zostały wstrzyknięte do serc dorosłych myszy z zawałem, wyniki były oszałamiające” – powiedział Schwartz. „Laboratorium odkryło, że miocyty sercowe szybko namnażały się w ciągu jednego dnia, podczas gdy serca w ciągu następnego miesiąca zostały przywrócone do prawie normalnej funkcji pompowania serca z niewielkimi bliznami”.
Dodatkową korzyścią stosowania syntetycznego mRNA, według Xiao, jest to, że znika w ciągu kilku dni, w przeciwieństwie do dostarczania wirusa. Terapie genowe dostarczane do komórek przez wektory wirusowe budzą kilka obaw dotyczących bezpieczeństwa biologicznego, ponieważ nie można ich łatwo zatrzymać. Z drugiej strony dostarczanie oparte na mRNA szybko się odwraca i znika.
Ograniczona liczba kardiomiocytów
Schwartz i Iyer pracowali nad tym badaniem przez kilka lat, a Xiao skupiła się na tych badaniach podczas swoich studiów doktoranckich na UH. Ukończyła studia jesienią 2020 roku.
„Czuję się zaszczycony i szczęśliwy mogąc nad tym pracować” – powiedział Xiao. „To ogromne badanie dotyczące regeneracji serca, zwłaszcza biorąc pod uwagę inteligentną strategię wykorzystania mRNA do dostarczania Stemin i YAP5SA”.
Odkrycia są szczególnie ważne, ponieważ mniej niż 1% dorosłych komórek mięśnia sercowego może się regenerować. „Większość ludzi umiera z większością tych samych kardiomiocytów, które mieli w pierwszym miesiącu życia” – powiedziała. Kiedy dochodzi do zawału serca i komórki mięśnia sercowego obumierają, zdolność serca do skurczu może zostać utracona.
Badanie zostało częściowo sfinansowane przez University of Houston, Cullen Endowed Chair, Texas Higher Education Coordinating Board, Leducq Foundation oraz sponsorowaną umowę badawczą z Animatus Biosciences, LLC.
Inni współautorzy badań to Rui Lang z UH; oraz Zhishi Chen i Jiang Chang z Texas A&M Institute of Biosciences and Technology.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet w Houston. Oryginał napisany przez Rebecę Trejo. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.