Terapie regeneracyjne serca obejmują przeszczepianie komórek mięśnia sercowego do uszkodzonych obszarów serca w celu przywrócenia utraconej funkcji. Jednak według doniesień ryzyko wystąpienia arytmii po tej procedurze jest wysokie. W niedawnym badaniu naukowcy z Japonii przetestowali nowatorskie podejście polegające na wstrzykiwaniu „sferoidów serca” wyhodowanych z ludzkich komórek macierzystych bezpośrednio do uszkodzonych komór. Wysoce pozytywne wyniki zaobserwowane w modelach naczelnych podkreślają potencjał tej strategii.
Choroby sercowo-naczyniowe nadal stanowią jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, szczególnie rozpowszechnioną w krajach rozwiniętych. Liczba zawałów mięśnia sercowego, powszechnie znanych jako „ataki serca”, rośnie, powodując każdego roku znaczną liczbę zgonów.
Zawały serca zazwyczaj zabijają miliony komórek mięśnia sercowego, pozostawiając serce w stanie osłabienia. Ponieważ ssaki nie są w stanie samodzielnie regenerować komórek mięśnia sercowego, przeszczepy serca są obecnie jedyną klinicznie realną opcją dla pacjentów cierpiących (lub prawdopodobnie cierpiących) na niewydolność serca. Biorąc pod uwagę, że przeszczepy całego serca są drogie, a znalezienie dawców trudne, nie jest zaskoczeniem, że środowisko medyczne cieszy się dużym zainteresowaniem alternatywnymi terapiami.
Jedną z obiecujących strategii, która stale zyskuje na popularności, jest wykorzystanie indukowanych przez człowieka pluripotencjalnych komórek macierzystych (HiPSC) w regeneracyjnej terapii serca. Mówiąc najprościej, HiPSC to komórki pochodzące z dojrzałych komórek, które można skutecznie „przeprogramować” w zupełnie inny typ komórek, np. komórki mięśnia sercowego (kardiomiocyty). Przeszczepiając lub wstrzykując kardiomiocyty pochodzące z HiPSC do uszkodzonych obszarów serca, możliwe jest odzyskanie części utraconej funkcjonalności. Niestety badania wykazały, że takie podejście może zwiększać ryzyko arytmii, co stanowi główną przeszkodę w badaniach klinicznych.
W niedawnym badaniu japoński zespół badawczy z Uniwersytetu Shinshu i Szkoły Medycznej Uniwersytetu Keio przetestował nową strategię regeneracyjnej terapii serca, która polega na wstrzykiwaniu „sferoidów sercowych” pochodzących z HiPSC małpom z zawałem mięśnia sercowego. Badanie, opublikowane 26 kwietnia 2024 r. w czasopiśmie Circulation, kierował profesor Yuji Shiba z Wydziału Nauki i Medycyny Regeneracyjnej Uniwersytetu Shinshu.
W skład zespołu weszli między innymi Hideki Kobayashi, pierwszy autor, i Koichiro Kuwahara z Wydziału Medycyny Sercowo-Naczyniowej Szkoły Medycznej Uniwersytetu Shinshu, a także Shugo Tohyama i Keiichi Fukuda z Wydziału Kardiologii Szkoły Medycznej Uniwersytetu Keio.
W ramach nowatorskiego podejścia naukowcy hodowali HiPSC w pożywce, która doprowadziła do ich różnicowania w kardiomiocyty. Po dokładnym wyekstrahowaniu i oczyszczeniu sferoidów serca (trójwymiarowych skupisk komórek serca) z hodowli wstrzyknięto około 6 × 107 komórek do uszkodzonych serc makaków krabożernych (Macaca fascicularis). Monitorowali stan zwierząt przez dwanaście tygodni, dokonując regularnych pomiarów czynności serca. Następnie przeanalizowali serca małp na poziomie tkanki, aby ocenić, czy sferoidy serca są w stanie zregenerować uszkodzone mięśnie serca.
Najpierw zespół zweryfikował prawidłowe przeprogramowanie HiPSC w kardiomiocyty. Zaobserwowali za pomocą pomiarów elektrycznych na poziomie komórkowym, że hodowane komórki wykazywały potencjalne wzorce typowe dla komórek komorowych. Komórki zareagowały również zgodnie z oczekiwaniami na różne znane leki. Co najważniejsze, odkryli, że komórki obficie eksprymowały białka adhezyjne, takie jak koneksyna 43 i N-kadheryna, co sprzyjało ich integracji naczyń z istniejącym sercem.
Następnie komórki przewieziono z zakładu produkcyjnego na Uniwersytecie Keio na oddalony o 230 km Uniwersytet Shinshu. Sferoidy serca, zakonserwowane w standardowych pojemnikach w temperaturze 4°C, bez problemu wytrzymały czterogodzinną podróż. Oznacza to, że podczas transportu komórek do klinik nie będą potrzebne żadne ekstremalne środki kriogeniczne, co sprawi, że proponowane podejście będzie tańsze i łatwiejsze do przyjęcia.
Na koniec małpy otrzymały zastrzyki ze sferoidów sercowych lub placebo bezpośrednio do uszkodzonej komory serca. W okresie obserwacji naukowcy zauważyli, że arytmie występowały bardzo rzadko i tylko u dwóch osób w grupie leczonej w ciągu pierwszych dwóch tygodni wystąpiła przejściowa tachykardia (szybki puls). Za pomocą badań echokardiograficznych i tomografii komputerowej zespół potwierdził, że po czterech tygodniach w sercach małp poddanych leczeniu wykazano lepszy wyrzut lewej komory w porównaniu z grupą kontrolną, co wskazuje na lepszą zdolność pompowania krwi.
Analiza histologiczna ostatecznie wykazała, że przeszczepy serca były dojrzałe i prawidłowo połączone z istniejącą wcześniej tkanką, co potwierdza wyniki poprzednich obserwacji. „Sferoidy sercowe pochodzące z HiPSC mogłyby potencjalnie służyć jako optymalna forma produktów kardiomiocytowych do regeneracji serca, biorąc pod uwagę ich prosty proces wytwarzania i skuteczność” – zauważa adiunkt Kobayashi. „Wierzymy, że wyniki tych badań pomogą rozwiązać główny problem komorowych zaburzeń rytmu, który występuje po przeszczepieniu komórek i znacznie przyspieszą wprowadzenie terapii regeneracyjnej serca” – dodaje dalej.
Chociaż testowano go na małpach, warto zauważyć, że protokół wytwarzania sferoidów sercowych zastosowany w tym badaniu został zaprojektowany do zastosowań klinicznych u ludzi. „Uzyskane dotychczas pozytywne wyniki wystarczą, aby dać zielone światło dla naszego badania klinicznego, zwanego badaniem LAPiS. Te same sferoidy sercowe stosujemy już u pacjentów z kardiomiopatią niedokrwienną” – komentuje doc. Profesor Kobayashi.
Miejmy wszyscy nadzieję na ogromny sukces badania LAPiS, torując drogę poszerzonym i skutecznym możliwościom leczenia osób cierpiących na choroby serca.