Plaster z komórek macierzystych na chore serce. Nowa metoda leczenia pacjentów z niewydolnością

Niemieccy naukowcy opracowali nowatorską terapię leczenia pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca. Ich koncepcja polega na „łataniu” serca „plastrami” wyhodowanymi z komórek macierzystych, które zostały przekształcone w komórki mięśnia sercowego. Metoda ta może pomóc milionom osób chorych na serce.

Za badaniami stoją naukowcy z Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Getyndze i Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Szlezwiku-Hosztynie. Opracowali oni unikalne podejście do leczenie pacjentów z zaawansowaną niewydolnością serca. Polega ono na wszczepieniu na chore serce wytworzonej inżynieryjnie tkanki serca.

Procedurę przetestowano na makakach, a następnie w badaniu klinicznym z udziałem 46-letniej kobiety. Naukowcy wykazali, iż plastry mięśnia sercowego wyhodowane w laboratorium mogą pomóc w odbudowie niewydolnego serca.

Rezultaty oraz opis badań ukazał się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-024-08463-0).

Plaster na chore serce

Niewydolność serca dotyka ponad 64 miliony ludzi na całym świecie, a jej przyczynami są zawały serca, wysokie ciśnienie krwi, choroba niedokrwienna serca czy kardiomiopatie. Ponad połowa osób, u których występuje ciężka niewydolność serca, umiera w ciągu roku. W przypadku zaawansowanej postaci niewydolności, jedynym ratunkiem może być przeszczep, jednak ilość organów do transplantacji jest ograniczona, a kolejki bardzo długie. Jak przyznał kierujący pracami zespołu naukowców Wolfram-Hubertus Zimmermann, przeszczep serca otrzymuje mniej niż 1 proc. pacjentów. Alternatywą mogą być sztuczne pompy serca, ale wiążą się one z wysokim wskaźnikiem powikłań.

Rozwiązaniem tego problemu może być nowa terapia wykorzystująca plastry z laboratoryjnie hodowanego mięśnia sercowego. Tkanka serca, fachowo określana tkanką mięśniową poprzecznie prążkowaną typu sercowego, tworzona jest z indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Komórki te powstają z materiału pobranego od dorosłych ludzi, który po poddaniu go inżynierii wstecznej wraca do stanu, w którym komórki mają potencjał do różnicowania się w wiele różnych typów tkanek.

W badaniach naukowcy pobierali komórki krwi i „przeprogramowywali” je w komórki mięśnia sercowego – kardiomiocyty. Następnie osadzali je w żelu kolagenowym i hodowali w specjalnie wykonanej formie. W ten sposób powstawały heksagonalne plastry, składające się z 200 milionów żywych komórek, które można wszczepić na serce, by wspomagały jego pracę.

Najpierw makaki

Po opracowaniu koncepcji i wytworzeniu pierwszych plastrów naukowcy wszczepili je sześciu makakom królewskim z niewydolnością serca. Trzy z z nich otrzymały dwa plastry, a pozostałe trzy pięć. Małpom podano również leki blokujące wszelkie niekorzystne reakcje immunologiczne. Po sześciu miesiącach u małp, które otrzymały pięć plastrów, naukowcy dostrzegli znaczne pogrubienie ściany serca, choćby o 6 milimetrów. Zwierzęta te wykazały również 10 proc. wzrost ilości krwi pompowanej z każdym uderzeniem serca.

Co ważne, żadna z małp po wszczepieniu plastra nie doświadczyła nieregularnego bicia serca ani nie rozwinęły się u niej nowotwory, a takie niespodzianki zdarzały się w próbach bezpośredniego wstrzykiwania do serca komórek mięśnia sercowego. Chociaż plastry nie integrują się w pełni ze strukturą serca, reagują na jego ruch, co może wyjaśniać, dlaczego nie powodują nieregularnego rytmu pracy serca.

Naukowcy wykazali, iż wszczepione łatki doprowadziły do częściowej odbudowa serca i poprawy jego funkcji. Techniki obrazowania i analiza tkanek potwierdziły, iż wszczepione komórki mięśnia sercowego pozostawały na sercu, nie obumierały i wzmacniały skurcze serca.

Leczenie niewydolności serca

Po makakach naukowcy podjęli próbę wszczepienia swoich plastrów 46-letniej kobiecie. Pacjentka doznała wcześniej zawału serca, a później rozwinęła się u niej niewydolność serca. Uczeni wszczepili na powierzchnię jej serca 10 plastrów zawierających łącznie 400 milionów komórek. Plastry powstały z komórek krwi pobranych od anonimowego dawcy. Dostęp do serca uzyskali poprzez 10-centymetrowe nacięcie po lewej stronie klatki piersiowej i w ten sposób umieścili plastry o wymiarach 4 na 9 centymetrów.

Po wszczepieniu plastrów pacjentka otrzymała leki immunosupresyjne normalnie stosowane przy przeszczepie serca. Jej stan pozostał stabilny przez trzy miesiące, wystarczająco długo, aby mogła otrzymać przeszczep. I choć badacze podkreślają, iż ich terapia nie ma na celu zastąpienia konieczności przeszczepu, to może pomóc osobom z zaawansowaną niewydolnością serca, które czekają na narząd.

Ostatecznie kobieta doczekała się nowego serca. To dało okazję do zbadania jej oryginalnego organu. Naukowcy podczas badań dostrzegli, iż wszczepione plastry mięśnia sercowego pozostały na swoim miejscu i utworzyły naczynia krwionośne, co wskazuje, iż otrzymywały one tlen i składniki odżywcze.

– Teraz jest jasne, iż można dodać mięśnie do chorego serca i iż możemy to zrobić bez obaw o bezpieczeństwo – powiedział Zimmermann. Poza makakami i 46-letnią pacjentką, naukowcy wszczepili dotychczas podobne plastry 15 osobom. Każda z nich otrzymała po 20 plastrów.

Idealnym rozwiązaniem byłoby tworzenie plastrów z komórek pacjenta. Wówczas nie byłyby wymagane leki hamujące układ odpornościowy. Jednak badacze twierdzą, iż byłoby to zbyt kosztowne i zajęłoby zbyt dużo czasu, zwłaszcza w przypadku pacjentów, którzy pilnie potrzebują interwencji.

Źródło: Nature, Universitätsmedizin Göttingen, The Guardian, fot.Stocksnap.io/ CC0