211service.com
Tworzenie łaty serca
Zaprojektowana tkanka serca wymaga stałego dostarczania tlenu i składników odżywczych, aby przeżyć po wszczepieniu do serca. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy z Uniwersytetu Ben-Guriona w Negev, Uniwersytetu w Tel-Awiwie i Centrum Medycznego Uniwersytetu Soroka w Izraelu opracowali metodę, która wykorzystuje ciało jako bioreaktor do budowy naczyń krwionośnych w bioinżynieryjnym sercu skrawek. Wyniki opublikowane w tym tygodniu w Materiały Narodowej Akademii Nauk , stanowią kluczowy krok w kierunku stworzenia bioinżynieryjnego materiału zdolnego do naprawy uszkodzonej tkanki serca.
Uzdrawiające serce: Tydzień po wszczepieniu w brzuch szczura, ta zmodyfikowana tkanka serca (fioletowa) została przeniknięta przez funkcjonalne naczynia krwionośne (puste owale), które zawierają czerwone krwinki (czerwone krążki).
Kilka laboratoriów na całym świecie pracuje nad sposobami inżynierii żywej tkanki serca poprzez wysiewanie trójwymiarowego rusztowania z komórkami mięśnia sercowego lub komórkami macierzystymi, które można nakłonić do utworzenia tych miocytów serca. To, na czym generalnie nie skupili się, to strategie tworzenia infrastruktury wspierającej te miocyty, mówi Fryderyk Schoen , profesor nauk o zdrowiu i technologii w Harvard Medical School oraz Brigham and Women’s Hospital. Ta infrastruktura obejmuje naczynia krwionośne, które dostarczają tlen do miocytów imigrantów, gdy próbują zintegrować się z istniejącą tkanką serca. Bez tego wsparcia naczyniowego większość wszczepionych komórek umrze.
W zdrowym sercu każdy miocyt jest otoczony dwoma naczyniami włosowatymi, mówi Gordana Vunjak-Novakovic , profesor inżynierii biomedycznej na Uniwersytecie Columbia. W implantach bez naczyń krwionośnych tylko najbardziej zewnętrzne komórki mogą pobierać tlen. W rezultacie plastry te wyglądają jak cukierki M&M, mówi Vunjak-Novakovic. Zdrowe komórki na zewnątrz, martwe komórki wewnątrz.
Aby zachęcić do unaczynienia w zaprojektowanych łatach serca, izraelscy naukowcy wstrzyknęli do rusztowania z miocytami czynniki wzrostu, które promują przeżycie komórek i wzrost nowych naczyń krwionośnych. Następnie wszczepili każdą łatę serca do sieci żywego szczura, bogatej w naczynia krwionośnej błony, która łączy i wspiera narządy jamy brzusznej. W ciągu tygodnia na łatach pojawiły się dojrzałe naczynia krwionośne. Następnie naukowcy wycięli unaczynione łaty i przeszczepili je do serc szczurów z zawałem mięśnia sercowego. Miesiąc później okazało się, że łaty nie tylko przetrwały, ale były dobrze zintegrowane z tkanką sercową zwierząt. Plastry poprawiły czynność serca szczurów, miocyty utworzyły włókna mięśniowe, które były w stanie się kurczyć, a naukowcy mogli zobaczyć czerwone krwinki wewnątrz naczyń krwionośnych, co oznacza, że one również były w pełni funkcjonalne, mówi Smadar Cohen, profesor biotechnologii. inżynier na Uniwersytecie Ben-Guriona i starszy autor badania.
Vunjak-Novakovic jest entuzjastycznie nastawiony do badań. Zrobili dla nich pracę, mówi. I wykazali, że zaopatrzenie naczyń krwionośnych ma ogromne znaczenie dla funkcjonalności zmodyfikowanej tkanki serca.
Pod pewnymi względami naczynia krwionośne mogą być ważniejsze niż miocyty. To słoń w pokoju, o którym zwykle nie rozmawiamy, mówi Schoen z Harvardu. Nikt nie wie, czy miocyty są potrzebne. Być może, jeśli możesz wstrzyknąć coś, co rewaskularyzuje uszkodzony obszar serca, może to być wszystko, czego potrzebujesz.
Rzeczywiście, w badaniu Cohena szczury, które otrzymały unaczyniony plaster bez miocytów, również wykazały poprawę funkcji serca. Te wolne od miocytów łaty również integrowały się z lokalną tkanką i pogrubiały bliznę po zawale. Samo wzmocnienie może złagodzić część rozciągania uszkodzonej ściany mięśnia sercowego, a tym samym poprawić kurczliwość, mówi Cohen.
Z miocytami lub bez, podejście nie jest jeszcze gotowe do kliniki. To znaczący postęp w badaniach, który pokazuje podejście do wzrostu unaczynienia w zmodyfikowanej tkance, mówi Schoen. Ale nie jesteśmy znacznie bliżej stworzenia specjalnie zaprojektowanych łatek mięśnia sercowego dla pacjentów z chorobami serca. Po pierwsze, strategia wymaga dwóch rund operacji: jednej do wszczepienia łaty w brzuch i drugiej do przeniesienia jej do serca. Cohen wskazuje, że pacjenci z chorobą wieńcową na ogół nie są w stanie tolerować tego rodzaju inwazyjnego leczenia.
Model może jednak pomóc naukowcom lepiej zrozumieć mechanizmy molekularne, które kierują unaczynieniem – a to może umożliwić wzrost gotowej łaty z naczyniami krwionośnymi na miejscu przed implantacją. Jeszcze lepiej, mówi Cohen, byłby materiał, który mógłby wywołać regenerację samego serca – coś, nad czym pracuje ona i jej koledzy. Myślę, że wszystkie te podejścia powinny być technicznie możliwe, mówi Cohen. Po prostu musimy zrobić więcej dobrej nauki, aby znaleźć najlepszą.