Генная и клеточная терапия спасет от ампутации
Блокада кровеносных сосудов, часто развивающаяся в преклонном возрасте или как осложнение сахарного диабета, ведет к снижению кровотока и, соответственно ухудшению снабжения кислородом клеток и тканей (ишемии), а впоследствии и к развитию гангрены. В таких ситуациях врачи часто вынуждены прибегать к ампутации конечностей.
В экспериментах на мышиной модели этого состояния исследователи университета Джонса Хопкинса, работающие под руководством профессора Грега Семенцы (Gregg Semenza), разработали комплекс терапевтических подходов, позволяющий усилить кровоток, улучшить подвижность пораженных конечностей и уменьшить степень повреждения тканей, снижая, таким образом, вероятность ампутации. Результаты работы, опубликованные 1 декабря в предварительной on-line версии Proceedings of the National Academy of Sciences в статье «Synergistic effect of HIF-1α gene therapy and HIF-1-activated bone marrow-derived angiogenic cells in a mouse model of limb ischemia», указывают на возможность разработки клинических методов лечения.
В молодом здоровом организме гипоксия (недостаток кислорода) запускает синтез факторов, обеспечивающих формирование новых кровеносных сосудов. Однако с возрастом работа этого механизма нарушается. Авторам удалось с помощью генной терапии и стволовых клеток помочь организму восстановить естественную реакцию на гипоксию и спасти конечности.
Ранее эта же группа ученых создала вирус, содержащий ген активной формы белка HIF-1 (hypoxia-inducible factor 1, индуцируемый гипоксией фактор 1), активирующего гены, необходимые для запуска формирования новых сосудов. Введение этого вируса в задние лапы здоровых мышей и кроликов частично восстанавливало искусственно сниженный кровоток в сосудах конечностей.
Диабет повышает риск развития гангрены и последующей ампутации конечностей в 40 раз, поэтому исследователи протестировали эффективность генной терапии на мышиной модели диабета и, параллельно, на здоровых животных. У всех мышей был искусственным образом нарушен кровоток в одной из задних конечностей. Через 21 день после введения терапевтического вируса уровень восстановления кровотока у экспериментальных животных составлял в среднем 85%, тогда как для контрольной группы мышей, которым ввели чистый физиологический раствор, этот показатель составил всего 24%. Более того, у мышей с диабетом введение вируса заметно снижало степень повреждения ткани. Эти результаты опубликованы в ноябрьском номере Proceedings of the National Academy of Sciences в статье «Adenoviral transfer of HIF-1α enhances vascular responses to critical limb ischemia in diabetic mice».
В своей последней работе авторы изучили эффективность терапии в зависимости от возраста. Они показали, что у мышей трехмесячного возраста блокада бедренной артерии приводит к потере конечности примерно в 30% случаев, тогда как у тринадцатимесячных животных – в 100% случаев. При этом введение терапевтического вируса улучшало кровоток и состояние тканей молодых мышей, но не оказывало значительного влияния на состояние пожилых животных.
Известно, что HIF-1 привлекает в зону, нуждающуюся в формировании новых сосудов, клетки разных типов, в том числе ангиогенные стволовые клетки костного мозга. Исследователи выделили эти клетки у мышей и культивировали их в особых условиях, запускающих активацию белка HIF-1.
Одновременное введение таких клеток и терапевтического вируса пожилым мышам снижало вероятность потери конечности по сравнению с животными группы контроля.
Дальнейшее изучение состояния организма экспериментальных животных показало, что активация HIF-1 запускает работу ряда генов, которые не только способствуют перемещению клеток в пораженную конечность, но и их закреплению в зоне поражения. Для изучения механизмов, лежащих в основе этого феномена, ученые использовали микрожидкостную камеру, в которую помещали клетки и анализировали их способность прикрепляться к поверхности в потоке жидкости, скорость которого соответствовала скорости протекания крови по сосудам. Оказалось, что способность клеток к адгезии проявляется гораздо сильнее в условиях гипоксии, однако только при условии активного функционирования белка HIF-1.
Полученные результаты демонстрируют возможность улучшения прогноза течения ассоциированной с возрастом или диабетом критической ишемии конечностей с помощью комбинации методов генной и клеточной терапии. Авторы считают, что со временем разработанный ими подход найдет свое место в клинической практике.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert: Gene therapy and stem cells save limb.
14.12.2009