С помощью регуляторных молекул из сердечных клеток, выращенных в лаборатории, можно восстановить работу сердца после инфаркта.
Если бы наше сердце умело регенерировать, инфарктов можно было бы не бояться: пусть сколько-то клеток сердечной мышцы и погибло, на их место придут другие, и сердце будет работать, как работало.
Но, к сожалению, стволовые клетки, из которых получаются кардиомиоциты (то есть клетки сердечной мышцы), перестают делиться вскоре после рождения. И в случае инфаркта погибшие участки рубцуются – их заполняет соединительная ткань, которая вообще не может сокращаться. И сердце начинает работать хуже.
По всему миру исследователи ищут способы, с помощью которых сердце можно было бы восстановить. Кто-то пытается пробудить в самом сердце регенеративные способности – так, в прошлом году мы писали о том, что некоторые клетки сердечной мышцы все же сохраняют способность делиться, и, может быть, их можно как-то дополнительно простимулировать, чтобы они в случае инфаркта делились поактивнее.
Другой способ – взять стволовые клетки, в лаборатории вырастить из них кардиомиоциты в нужном количестве, и поставить эту заплатку на поврежденную мышцу. Но тут возникает проблема: готовые пересаженные клетки не могут синхронизироваться с остальной мышцей, и сердце начинает страдать от аритмии. Можно поступить иначе – поставить заплатку из самих стволовых клеток. Однако и тут все не очень хорошо: стволовые клетки, оказавшись на сердце, плохо превращаются в зрелые мышечные клетки и часто просто гибнут.
Впрочем, даже если все пересаженные стволовые клетки гибнут, польза от них все равно есть: было замечено, что больная сердечная мышца лучше себя чувствует после того, как на ней побывали стволовые клетки. Очевидно, они передавали какие-то молекулярные сигналы окружающим клеткам, помогая им справиться со стрессом. Исследователям из Колумбийского университета пришло в голову, что эти сигналы можно просто взять у лабораторных клеток и обработать ими сердечную мышцу.
И стволовые клетки, и кардиомиоциты (как и многие, многие другие) выделяют во внешнюю среду крохотные мембранные пузырьки-везикулы с разнообразными молекулами. Такие пузырьки – что-то вроде посылок с инструкциями, с их помощью клетки общаются и согласовывают свои действия. Например, одна клетка может послать другой клетке набор молекул, которые активируют у получателя те или иные гены. Что особенно важно, эти мембранные пузырьки сравнительно легко собирать с клеток, которые их выделяют.
Гордана Вуньяк-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic) и ее коллеги решили сравнить содержимое везикул, взятых у стволовых клеток, которым еще только предстоит превратиться в клетки сердечной мышцы, и других везикул, взятых у свежих кардиомиоцитов, которые только-только сформировались из стволовых клеток.
В статье в Nature Biomedical Engineering говорится, что в пузырьках, которые выделяли зрелые мышечные клетки, содержались регуляторные молекулы, стимулирующие рост сердечных мышечных волокон и кровеносных сосудов. (То есть эффект от пересадки стволовых клеток состоял в том, что они пытались превратиться в зрелые клетки сердечной мышцы, им это до конца не удавалось, они гибли, но успевали послать окружающим клеткам оздоровительные молекулярные посылки.)
Когда везикулы в составе специального гидрогеля накладывали на послеинфарктное сердце крыс, то в течение нескольких недель, пока пузырьки постепенно выходили из геля, сердце животных чувствовало себя все лучше: мышечные клетки переставали гибнуть после перенесенного стресса (то есть послеинфарктные повреждения не расширялись), аритмия постепенно слабела, а сама мышца начинала более эффективно качать кровь. По словам авторов работы, через месяц после лечения везикулами больное сердце работало почти как нормальное здоровое – регуляторные молекулы помогли скомпенсировать повреждения, связанные с инфарктом.
В дальнейшем исследователи хотят поточнее определить, на какой именно стадии развития, в какой именно момент превращения стволовых клеток в кардиомиоциты у них нужно брать лечебные везикулы – вполне может быть, что пузырьки, взятые на промежуточных стадиях, окажутся более эффективны. И не исключено, что в скором времени медики смогут пользоваться гелевыми «пластырями» с такими пузырьками, помогающими пациентам восстановиться после инфаркта.
Автор: Кирилл Стасевич