Чем можно залатать поврежденное сердце

Искусственно выращенные фрагменты сердечной мышцы

Специалисты считают, что в будущем повреждения сердечной ткани будут восстанавливаться с помощью искусственно созданных материалов.

В сердце, поврежденном в результате инфаркта миокарда или застойной сердечной недостаточности, как правило, формируются не способные к сокращениям обширные зоны рубцовой ткани. В наиболее серьезных случаях использование существующих препаратов не приносит желаемых результатов, а потребность в органах для трансплантации намного превышает количество доноров.

Одним из вариантов материала, пригодного для «сердечного ремонта», являются выращиваемые в лабораторных условиях фрагменты живой, сокращающейся ткани сердца, которые могут быть подсажены в поврежденное в результате инфаркта или хронического заболевания сердце.

Группе под руководством профессора биомедицинской техники Медицинского центра Колумбийского университета (Нью-Йорк) и члена совета директоров Ресурсного центра тканевой инженерии (Бетесда) Гордана Вуньяк-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic) с помощью специальных биореакторов для выращивания тканей удалось сымитировать условия, в которых происходит рост и развитие сердечной мышцы.

Эти условия должны отвечать весьма строгим требованиям. Как и в развивающемся сердце, плотность клеток должна быть достаточно высокой но, в то же время, необходимо поступление в культуру достаточного количества кислорода. Кроме того, клетки должны стимулироваться с помощью электрических импульсов, которые в условиях организма заставляют сердце сокращаться.

Исследователи уже добились значительных успехов в этом направлении. На специализированном симпозиуме «Гибридные технологии», проходившем 19 января в рамках II международной конференции по клеточной терапии заболеваний сердечно-сосудистой системы, профессор Вуньяк-Новакович представила видеоматериал, в котором демонстрировались искусственно выращенные ритмично сокращающиеся фрагменты сердечной мышцы размером с ноготь.

Однако, до внедрения этой методики в практику еще очень и очень далеко. Весьма сложной задачей является отработка приемов пересадки таких заплаток. Мышечный фрагмент должен быть расположен таким образом, при котором была бы возможна его полная интеграция в ткань поврежденного сердца. Ведь наличие в сердце фрагмента ткани, живущего своей собственной жизнью, не несет в себе ничего хорошего. Трансплантат должен вступить в электрический контакт и синхронизироваться с сигналами, поступающими от окружающих его клеток. Другой, не менее важной, задачей является обеспечение слияния кровеносных сосудов имплантата с сосудами сердца.

Испытания этого метода «латания» поврежденных сердец уже полным ходом проводятся на лабораторных животных. Возможно, лет через десять можно будет начать и клинические испытания. А в еще более далеком будущем накладывание сердечных заплаток, выращенных из клеток пациента или образцов, хранящихся в банках тканей, могут стать рутинной работой кардиохирургов.

Биополимеры

Представитель Калифорнийского университета, доцент Рэндалл Ли (Randall Lee) представил на этом же симпозиуме информацию о возможности использования синтетических биополимерных материалов в качестве вспомогательного компонента терапии стволовыми клетками.

Эти материалы, в том числе широко применяемые в качестве биоматриц альгинаты, «фибриновый клей» и «матригель» при введении в поврежденное сердце должны формировать в нем некое подобие клейкого каркаса. Наподобие остова затонувшего корабля, служащего основой кораллового рифа, биополимер помогает задерживать клетки, необходимые для восстановления и отстройки поврежденной ткани.

Ли утверждает, что неудачи попыток лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы с помощью стволовых клеток во многом обусловлены неспособностью клеток задерживаться в зоне инъекции: около 95% введенных клеток уносятся с током крови.

В лабораторных экспериментах исследователям удалось продемонстрировать способность биополимеров задерживать стволовые клетки. Это достигается благодаря наличию в их структуре особых мест связывания, к которым прикрепляются клетки. Введение биполимеров в сердце значительно увеличивало количество содержащихся в нем миобластов – клеток-предшественников сердечной мышцы. Более того, при этом значительно усиливались процессы формирования кровеносных сосудов.

Полимер постепенно абсорбируется тканью сердца и по окончании своей миссии, примерно через две недели, практически исчезает.

Разработчики считают, что возможно создание нового поколения биополимеров, которые будут обладать способностью не только задерживать введенные в сердце стволовые клетки, но и привлекать в зоны повреждения собственные клетки и ростовые факторы организма, необходимые для восстановления сердечной мышцы.

Доклады Gordana Vunjak-Novakovic «The “Cardiac Patch”» и Randall Lee «Fibrin and Hydrogel “Glues”» были представлены на II международной конференции по клеточной терапии заболеваний сердечно-сосудистой системы, проходившей 16-21 января 2006 года в Нью-Йорке.

Интернет-журнал "Коммерческая биотехнология" http://www.cbio.ru/