• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.07.2023
ФизТех
493

В МФТИ апробировали новый подход к трансплантации клеток сердца

4.6

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.

Кардиомиоциты желудочка сердца
Кардиомиоциты желудочка сердца / ©histologyguide.com / Автор: Ptolemocratia Acerronius

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.

Установка для быстрой трансплантации кардиомиоцитов с полимерными нановолокнами / ©Лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ

«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.

( A ) Спонтанная активность клеток на полимерных микроносителях перед трансплантацией. ( B ) Паттерны сигналов спонтанного возбуждения для 16 клеток (4 разных образца) с частотами спонтанного возбуждения в диапазоне от 0,5 до 1,5 Гц. Сигнал усреднялся в кадре 3 x 3 пикселя со скоростью 34 кадра в секунду. ( C ) Псевдо-3D изображение засеянных клеток до трансплантации. ( D ) Место аппликации волокна на поверхности сердца и его псевдо-3D изображение (цветная проекция) с трансплантированными клетками. Градиент цвета (от красного к синему) указывает относительное расположение точек поверхности по оси, перпендикулярно плоскости рисунка / ©Molecular Sciences

«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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 08:19
Дарья Г.

В центре далекой галактики OJ 287 находятся две черные дыры, одна из которых в сотню раз больше другой. В 2021 году астрономы подтвердили существование пары по изменению яркости объекта. Теперь же ученым удалось доказать, что источником той необычной вспышки была именно малая черная дыра.

Вчера, 12:22
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

12 июня
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

12 июня
Александр Березин

Глава подразделения NASA по системам исследования Луны объяснила ранее неизвестное публике условие для высадки людей на спутнике Земли в сентябре 2026 года. Скептики оценили это заявление как стремление Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства США переложить ответственность за срыв сроков лунной высадки на кого-то еще.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: