Клей для разбитого сердца
Для людей, перенесших инфаркт миокарда, первые дни после острой фазы заболевания критичны с точки зрения продолжительности жизни и долгосрочного заживления ткани сердца. Американские исследователи Северо-Западного университета и университета Калифорнии в Сан-Диего под руководством профессора Натана Гианнеши (Nathan C. Gianneschi) и доктора Карен Кристман (Karen Christman) разработали минимально инвазивную платформу для введения в зону инфаркта наноматериала, трансформирующего ведущую к рубцеванию воспалительную реакцию в процесс нормального заживления повреждений.
При инфаркте миокарда происходит разрушение внеклеточного матрикса, на месте которого формируется рубцовая ткань, что снижает функциональность сердца. По этой причины почти все люди, перенесшие инфаркт миокарда, имеют ту или иную степень сердечной недостаточности.
Стратегии тканевой инженерии, заключающиеся в замещении или пополнении внеклеточного матрикса после инфаркта миокарда, не новы для специалистов, однако с помощью минимально инвазивных катетеров ввести в ткань сердца наиболее подходящие для этого гидрогели невозможно, так как они закупоривают просвет.
Авторы предлагают решить эту проблему с помощью биоразлагаемых и биосовместимых олигопептидов – коротких аминокислотных цепочек, которые в условиях воспаления активируются и формируют гелеобразный материал, по виду и механическим свойствам очень схожий с внеклеточным матриксом. Введение такого материала в зону повреждения будет способствовать сохранению целостности ткани и ее более полноценному восстановлению.
Работа над созданием таких пептидов началась в 2012 году, и исследователям пришлось приложить огромные усилия для получения простого с точки зрения синтеза материала, нужным образом реагирующего на воспалительное окружение. Решающим прорывом стало получение пространственно ограниченных циклических пептидов, свободно проходящих через катетер и быстро формирующих гидрогели после контакта с ассоциированными с воспалением ферментами. В ходе дальнейших экспериментов были получены линейные аналоги этих соединений, обладающие бОльшей площадью поверхности и более высокой клейкостью. Эти свойства позволяют пептидам формировать гелевый каркас, по свойствам приближенный к внеклеточному матриксу.
Большинство предложенных ранее доклинических стратегий подразумевали непосредственное введение искусственного внеклеточного матрикса в сердце, однако данный подход неприемлем для клинической практики. Авторы предложили заменить его использованием внутрикоронарного или трансэндокардиального катетера.
На первом этапе своей работы они в лабораторных условиях продемонстрировали, что терапевтический материал может проходить через катетер, не закупоривая его просвет и не взаимодействуя с кровью человека. Эксперименты второго этапа были посвящены изучению способности самособирающихся пептидов находить дорогу в поврежденную ткань, минуя сохранные участки сердечной мышцы. Для этого исследователи синтезировали флуоресцентную метку и прикрепили ее к самособирающимся пептидам, которые ввели в сердце мышей с помощью шприца. Последующая визуализация ткани сердца продемонстрировала наличие в зонах повреждения крупных гидрогелевых конгломератов.
Пептиды реагируют на биохимические сигналы внутри ткани постинфарктного сердца (зеленого цвета), спонтанно формируя гелеподобный материал (красного цвета), способствующий заживлению. Прикрепляющийся к ткани гидрогель формируется из нановолокон, самособирающихся в объемную структуру (справа внизу).
Теперь специалисты уверены, что пептиды, к которым в будущем вместо флуоресцентной метки будет прикреплен лекарственный препарат, попадут именно в поврежденную зону миокарда. Основная проблема, стоящая на пути дальнейших исследований, обусловлена сложностью введения катетера грызунам из-за их маленьких размеров. Однако эта задача решаема, и авторы надеются в течение нескольких лет завершить доклинические исследования и перейти к клиническому этапу разработки нового метода терапии.
Статья Andrea S. Carlini et al. Enzyme-responsive progelator cyclic peptides for minimally invasive delivery to the heart post-myocardial infarction опубликована в журнале Nature Communications.
Евгения Рябцева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Northwestern University: Fixing a broken heart: Exploring new ways to heal damage after a heart attack.