В МФТИ апробировали новый подход к трансплантации клеток сердца
Сердечно-сосудистые заболевания — основная причина летальных исходов: каждый год от них умирает порядка 17,9 миллиона человек. В течение жизни из-за стрессов и болезней накапливаются различные повреждения тканей, в том числе миокарда — мышцы, благодаря которой сердце сокращается и перекачивает кровь. Потенциально эта распространенная проблема может быть скорректирована с помощью клеточной терапии, и, хотя генерация сердечных клеток ex vivo — вне организма — возможна, конкретные практические подходы остаются неясными. Ученые МФТИ решили усовершенствовать метод трансплантации и разработали более эффективный путь доставки, способный не только пройти security иммунитета, но и сохранить сами клетки.
Результат исследования опубликован в журнале Molecular Sciences. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования.
Теоретически один из самых простых способов восстановления сердечных тканей — естественное замещение поврежденного участка здоровыми стволовыми клетками своего же организма. К сожалению, после многочисленных исследований этот метод оказался гораздо менее эффективным, чем ожидалось. Введение стволовых клеток не гарантирует, что они будут дифференцироваться в правильные кардиомиоциты, а введение культивируемых сердечных клеток не гарантирует их выживания и функционального слияния с тканью хозяина.
В последнем случае основная проблема заключается в том, что одиночные кардиомиоциты теряют свою структуру и становятся очень хрупкими и невозбудимыми. Сцепление вводимых клеток с сердцем и восстановление структуры и возбудимости кардиомиоцитов занимает несколько часов, в течение которых клетки должны отдыхать и не подвергаться механическим воздействиям. Последнее условие трудновыполнимо в живой сердечной ткани.
Преодолеть эту проблему возможно с помощью каркаса, который сохранит структуру вживляемых клеток. Но сам каркас может затруднить инъекцию. Чтобы разрешить это противоречие, ученые лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ разработали молекулярные носители. Они сочетают в себе завернутый (а не внешний) полимерный каркас, который окружает клетку и обеспечивает восстановление возбудимости, потерянной при заборе клеток, непосредственно перед вживлением. Он также обеспечивает покрытие человеческим белком — фибронектином, который инициирует процесс закрепления трансплантата к ткани и может нести флуоресцентные маркеры для внешнего контроля положения клеток.
«Одной из нашей целей является решение основной проблемы трансплантации — приживаемости клеток. И мы начали свой путь с самого начала, с доставки. К сожалению, лечение таких распространенных болезней, как инфаркт, фиброз, аритмия, не проходит в один этап. Одна операция, сменяет другую. Любая пересадка вызывает иммунный ответ, и пациенты вынуждены постоянно принимать иммуносупрессоры. Чтобы этого избежать, мы ищем другие подходы к лечению. В том числе совершенствуем клеточную терапию», — рассказала о проекте Алерия Аитова, сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Существует два распространенных способа доставки клеток в ткань сердца: инъекция одиночных клеток и интеграция клеток в составе тканеинженерных конструкций. Диспергированные клетки могут покидать место инъекции и иметь низкую выживаемость. Напротив, тканеинженерные конструкции демонстрируют улучшенную выживаемость и жизнеспособность клеток после трансплантации, но форма и размер накладывают ограничения на способ доставки и создают проблемы с электрофизиологической связью. Существует промежуточный вариант в виде использования гидрогелей для удержания доставленных клеток. Однако точно так же клетки, окруженные гелем, не могут полностью интегрироваться в ткани сердца и между собой.
«Мы предлагаем метод, использующий преимущества каркаса из полимерных нановолокон с возможностью доставки клеток. Для определения оптимального пути доставки мы провели ряд экспериментов, в ходе которых доставляли клетки в сердце крысы с помощью шприца или путем накладывания “заплатки”, но при этом все клетки находились на очень тонких нановолокнах-микроносителях. Оба эти способа сравнивались с обычным суспензионным методом трансплантации.
Эксперименты показали, что на микроносителях клетки приживаются лучше, — быстрее функционально интегрируются и дольше выживают. Сама клеточная составляющая изготавливается с помощью дифференцировки стволовых клеток — генетической программы, которая способна изменить функции клетки. Это довольно сложный процесс, который мы также изучаем и совершенствуем в нашей лаборатории», — подытожила Валерия Цвелая, заведующий лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ.
Эксперименты по имплантации клеток проводили in vivo. Предложенные молекулярные носители позволили установить быстрый, в течение 30 минут, электромеханический контакт между возбудимыми трансплантатами и сердцем. Возбудимые трансплантаты визуализировали с помощью оптического картирования на сердце крысы. Предварительно восстановленная возбудимость трансплантатов позволила осуществить быстрое соединение с тканью. Эта работа может стать основой для новой методики лечения аритмий.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно