Ученые из Канады и Израиля разработали биологический кардиостимулятор

Биологический кардиостимулятор основан на стратегии использования клеток, которые функционально схожи с естественными клетками, стимулирующими работу сердца.​

​Новый вид кардиостимуляторов - биологические - обещает целый ряд преимуществ для пользователя по сравнению с широко применяемыми сейчас электронными кардиостимуляторами. 

В здоровом теле натуральный, природный кардиостимулятор - это синусовый узел, состоящий из группы специализированных клеток сердца, которые отвечают за инициирование электросигнала, вызывающего сокращение сердечной мышцы. Функциональное нарушение в данном случае ведет к понижению сердечного ритма и нарушению сердечной функции, что приводит к слабости, головокружению, обморокам, сердечной недостаточности и смерти. Лечение включает в себя установку электрокардиостимулятора, который исправляет дисфункцию синусового узла с помощью вставленных в различные области сердца электродов.

Канадско-израильские исследователи опубликовали результаты своей работы в журнале Nature Biotechnology​: они представляют биологический кардиостимулятор, эффективность которого уже была продемонстрирована на живых крысах и клеточных культурах. В группу исследователей входят профессор Лиор Гепштейн с факультета медицины имени Раппопорта в Технионе и в кампусе больницы Рамбам.

Электрокардиостимуляторы имеют целый ряд ограничений, включая необходимость инвазивной хирургической процедуры, опасность инфекции, отсутствие гормональной чувствительности и ограниченный срок действия (связанный со сроком службы батарейки). Более того, если речь идет о лечении детей, чьи сердца еще находятся в процессе роста, электрокардиостимулятор не адаптируется к постоянному увеличению объема сердечной мышцы.

Биологический кардиостимулятор основан на стратегии использования клеток, которые функционально схожи с естественными клетками, стимулирующими работу сердца. Команда исследователей из Канады и Израиля, во главе с доктором Стефани Протце и профессором Гордоном Келлером из центра восстановительной медицины МакЭвен в Торонто, применила свои познания в биологии развития для разработки дифференцированного протокола создания клеток-кардиостимуляторов из стволовых клеток человека.  Стволовые клетки эмбриона - это клетки, которые могут быть превращены в любой из сотни типов взрослых клеток (нейроны, мышцы, кости и так далее). Исследователи смогли вырастить из стволовых клеток кардиостимулирующие клетки. Проведенные в лаборатории эксперименты продемонстрировали эффективность этих клеток​ в качестве замены исходным естественным клеткам-кардиостимуляторам. 


Профессор Лиор Гепштейн | Фото: Mickey Koren, Office of the Spokesperson, the Technion

Соавтор исследования - профессор Лиор Гепштейн с факультета медицины имени Раппопорта в Технионе и директор отделения кардиологии в больнице Рамбам. Он является экспертом международного уровня в области стволовых клеток, особенно в области использования стволовых клеток для лечения проблем сердца. Одна из его последних работ - новый подход к лечению аномального сердечного ритма с помощью света, была опубликована ранее в текущем году в журнале Nature Biotechnology.

«Кардиостимулятор, выращенный из стволовых клеток эмбриона демонстрирует молекулярные, электрические и функциональные характеристики клеток-кардиостимуляторов человека», заявил профессор Гепштейн.

«Таким образом, перед нами эффективная и многообещающая альтернатива естественному кардиостимулятору в случае его дисфункции. Это значительное продвижение как в плане исследований, поскольку оно позволяет ученым изучать сердце новыми способами, так и в плане практического применения, поскольку здесь мы предлагаем «конвейер» для неограниченного производства клеток-кардиостимуляторов для пациентов с проблемами сердечного ритма».

Доктор Уди Нусинович провел ряд экспериментов на крысах в лаборатории Гепштейна. Целью экспериментов была демонстрация будущего клинического использования биологических кардиостимуляторов. Пересаженные клетки-кардиостимуляторы восстанавливали сердечный ритм у 6 из 7 тестированных крыс. «Ранее мы продемонстрировали концепцию биокардиостимуляторов, но сейчас клетки, которые мы пересадили, были смесью из клеток кардиостимуляторов и других клеток сердца», заявил профессор Гепштейн. «Вместе с нашими канадскими партнерами мы представляем метод создания популяции чистых клеток-кардиостимуляторов и мы можем доказать, что они работают как замена естественным клеткам с той же функцией, которые были повреждены». 

Профессор Гепштейн и его партнер по Техниону и Рамбаму доктор Уди Нусинович, отмечают, что вел исследование профессор Гордон М. Келлер из Центра восстановительной медицины McEwen и университета сети Health Network в Тороното, при участии доктора Петера Баккса, ведущего ученого в кардиоцентре Питера Мунка (из того же университета).

Исследование прошло в рамках сотрудничества между Технионом и канадским университетом Health Network (UHN) в Торонто. Около трех лет назад Технион и UHN основали Международный центр Кардиоваскулярных инноваций, целью которого стала разработка новых методов лечения болезней сердца. С израильской стороны эту инициативу возглавил профессор Лиор Гепштейн.


Источник: MFA
Фото: Mickey Koren, Office of the Spokesperson, the Technion