Инфаркт миокарда — это острое состояние, при котором участок сердечной мышцы гибнет из-за прекращения кровоснабжения. На месте погибших кардиомиоцитов образуется плотная рубцовая ткань. Она состоит из клеток-фибробластов, которые не могут сокращаться и проводить электрические сигналы. Это нарушает слаженную работу сердца и ведет к появлению смертельно опасной аритмии.
Пересадка стволовых клеток в участок повреждённой ткани может решить эту проблему, но сопряжена с риском отторжения и образования опухолей.
Ученые МФТИ разработали состав из четырёх сигнальных молекул — CHIR99021, BMP4, Activin A и IWP2, который заставляет клетки рубцовой ткани преобразовываться в функциональные кардиомиоцитоподобные клетки, минуя опасную стадию стволовых. Внутри повреждённой зоны они создают «мостики», обеспечивающие электрическую проводимость.
Эффективность состава протестировали на трёх типах клеток, включая человеческие фибробласты предсердий, полученные во время операций на сердце.
Оказалось, что от 56% до 83% репрограммированных клеток производят альфа-актинин — структурный белок, специфичный для сердечной мышцы. Внутри самих клеток учёные зафиксировали мощные натриевые токи силой до четырёх тысяч пикоампер. Это говорит об их способности генерировать потенциалы действия — такие же, как у здоровых кардиомиоцитов.
В пилотных экспериментах на крысах с моделью инфаркта введение состава не вызвало токсических эффектов, а площадь зоны сердечной ткани, способной проводить электрический сигнал, увеличилась с 71% до 84%. Дополнительный анализ флуоресценции НАДН показал, что метаболизм в зоне рубца начал напоминать метаболизм здорового миокарда.
«Важное преимущество нашего состава — это минимальное количество активных компонентов. Так его намного легче изучить на предмет безопасности, у него предсказуемая фармакокинетика, его гораздо проще производить для будущего клинического применения. Более того, малое число компонентов открывает возможность для загрузки такого коктейля в „умные“ биоразлагаемые каркасы, которые можно будет имплантировать непосредственно в повреждённую область сердца для постепенного высвобождения веществ, избегая воздействия на весь организм», — подчеркнула Валерия Цвелая, заведующая лабораторией экспериментальной медицины МФТИ.
Такой подход в перспективе можно будет комбинировать с клеточной терапией, где репрограммированные фибробласты создадут «электрическую среду» для лучшей интеграции пересаженных здоровых клеток.
Следующий этап работы — переход от системного внутривенного введения, которое использовалось для тестирования безопасности, к локальной доставке с помощью имплантируемых каркасов. Ученым предстоит оценить, насколько устойчив полученный эффект, сохраняется ли проводящая сеть с течением времени, и как терапия влияет на функции сердца в целом.
