Генная терапия позволит восстановить сердечную мышцу после инфаркта

С помощью всего трех генов можно перепрограммировать клетки рубцов, возникших в результате инфаркта, в функционирующие мышечные клетки, а добавление генов, стимулирующих рост кровеносных сосудов, усиливает этот эффект, сообщают исследователи Медицинского Колледжа Уейлл Корнелл (Weill Cornell Medical College), Медицинского Колледжа Бэйлора (Baylor College of Medicine) и Медицинского Центра при Университете Стони Брук (Stony Brook University Medical Center) в статье, опубликованной в Журнале Американской Ассоциации Кардиологов (Journal of the American Heart Association).

«Идея перепрограммирования рубцовой ткани сердца в функционирующую сердечную мышцу показалась нам интересной, - рассказывает доктор Тодд К. Розенгарт (Todd K. Rosengart), руководитель Отделения Хирургии им. Майкла Е. ДеБаки (Michael E. DeBakey Department of Surgery) при Колледже Бэйлора, один из авторов статьи, - Теоретически, в случае сердечного приступа врач сможет в ходе операции сделать всего лишь инъекцию трех генов в рубцовую ткань, чтобы запустить создание из нее сердечной мышцы. В результате исследования на животных мы установили, что эффект может быть усилен в сочетании с геном VEGF (фактора роста эндотелия сосудов)».

Идея метода возникла из представления об индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (иПСК) – взрослых клетках, перепрограммированных в незрелые стволовые, способные дифференцироваться в различные типы клеток. Доктор Шинья Яманака (Shinya Yamanaka) и сэр Джон Б. Гердон (John B. Gurdon), чьи работы легли в основу разработки иПСК, стали лауреатами Нобелевской Премии в 2012 г.

Сердечный приступ – тяжелое патологическое состояние, обусловленное остро возникающим недостатком кровоснабжения сердечной мышцы, а также развитием ишемии и некроза (отмирания) участка этой мышцы. Некроз сердечной мышцы носит название инфаркта миокарда, после него на сердечной мышце остается шрам, и сердце слабеет. У большинства людей, перенесших сердечный приступ, развивается сердечная недостаточность.

Превращение шрама снова в сердечную мышцу могло бы усилить сердце. Для этого Розенгарт и его коллеги инъецировали три формы гена VEGF, способствующего росту сосудов, в сердце крыс. Группе контроля в сердце был введен неактивный генетический материал. Тремя неделями позже крысам вводили смесь генов транскрипционных факторов Gata4, Mef 2c и Tbx5, называемую GMT (в случае контрольной группы – неактивный генетический материал).

В результате эксперимента было установлено, что введение только GMT приводит к уменьшению рубцовой ткани примерно наполовину по сравнению с животными, не получавшими этих генов, а количество клеток мышечной ткани у животных, прошедших экспериментальную терапию, было больше. Сердца животных, которым ввели только GMT, также работали лучше, чем сердца животных контрольной группы, что было определено на основании фракции изгнания – доли крови, выталкиваемой в результате сокращения желудочка сердца. Сердца животных, получивших инъекцию как генов GMT, так и VEGF, обладали вчетверо большей фракцией изгнания, чем сердца животных, которым вводились только GMT.

Тем не менее, Розенгарт обращает внимание, что для подтверждения значимости эффекта VEGF необходимы дальнейшие исследования, но это может заложить основу нового метода лечения последствий сердечного приступа, способного минимизировать повреждение сердца.

«Такой эксперимент – лишь подтверждение принципа, - поясняет доктор Рональд Дж. Кристал (Ronald G. Crystal), руководитель исследования, профессор генетической медицины в Колледже Уейлл Корнелл, - Теперь нам необходимо продвинуться в понимании работы этих генов и установить, будет ли наблюдаться эффект в сердце большого организма».

«Мы показали не только эффективность влияния GMT на усиление активности сердца, но и эффективность гена VEGF в улучшении сердечной функции», - рассказывает доктор Кристал.

Использование иПСК потенциально может стать причиной опухолей в организме. Чтобы избежать этого, исследователи из Далласа и Сан-Франциско использовали смесь GMT для перепрограммирования клеток рубцовой ткани в кардиомиоциты (клетки сердечной мышцы) в организмах животных.

В настоящее время Розенгарт и его коллеги продвинулись еще на шаг вперед и заняты созданием новых кровеносных сосудов для формирования кровотока к новым клеткам.

По материалам Weill Cornell Medical College

Оригинальная статья:
Megumi Mathison, Robert P. Gersch, Ahmed Nasser, Sarit Lilo, Mallory Korman, Mitchell Fourman, Neil Hackett, Kenneth Shroyer, Jianchang Yang, Yupo Ma, Ronald G. Crystal, and Todd K. Rosengart. In Vivo Cardiac Cellular Reprogramming Efficacy Is Enhanced by Angiogenic Preconditioning of the Infarcted Myocardium With Vascular Endothelial Growth Factor. J Am Heart Assoc., December 19, 2012 DOI: 10.1161/JAHA.112.005652