Гидрогель поможет в лечении инфаркта
Разработанный исследователями университета Джонса Хопкинса клейкий, обогащенный белками гидрогель способствует сохранению трансплантированных стволовых клеток в ткани сердца крыс и восстановлению ее метаболизма, что обеспечивает улучшение сердечной функции после моделированного инфаркта миокарда.
По словам руководителя исследования доцента Розель Абрахам (M.Roselle Abraham), в основу проведенных экспериментов лег тот факт, что, несмотря на продемонстрированный стволовыми клетками огромный потенциал в восстановлении органов после повреждения, их введение в ткань поврежденного сердца не приносит ожидаемого результата из-за того, что лишь немногие из них сохраняются в месте введения. Причина этого кроется в сокращениях сердечной мышцы, выталкивающих введенные клетки в легкие вместе с током крови до того, как они успевают интегрироваться в стенку сердца.
Помимо этого, при перемещении клеток из культурального флакона в раствор для введения в организм их метаболизм замедляется. Это приводит к гибели клеток в течение нескольких часов, то есть до того, как у них появляется возможность прикрепиться к ткани.
Исследователи пытались увеличить количество задерживающихся в сердечной мышце клеток за счет введения больших доз (несколько миллионов клеток), однако через час после введения в ткани оставалось всего лишь 10-20% от введенной популяции. А в течение 24 часов после введения из-за затрудненного метаболизма погибала большая часть и этих клеток.
В поисках решения этих многочисленных проблем исследователи разработали гидрогель, в состав которого входит сыворотка – богатый белками компонент крови, содержащий все необходимое для выживания клетки, и гиалуроновая кислота – вещество, содержащееся в ткани сердца и входящее в состав внеклеточного матрикса, окружающего клетки и поддерживающего их жизнеспособность. Этот состав выполняет функцию искусственной ниши стволовых клеток: он инкапсулирует их, обеспечивая питание и быстрое восстановление метаболизма.
Эксперименты в чашках Петри показали, что как взрослые, так и эмбриональные стволовые клетки, инкапсулированные в новый материал, не только выживали на уровне, близком к 100%, но и демонстрировали активную жизнедеятельность и даже начинали пролиферировать. Они также, по сравнению с контрольной культурой клеток, не инкапсулированных в гель, продуцировали значительно больше факторов роста, вовлеченных в восстановление сердечной ткани.
При введении комбинации гель + стволовые клетки в сердце живых крыс сохранность клеток в ткани через час составила примерно 73%, тогда как данный показатель для клеток, введенных в растворе, достигал лишь 12%. На протяжении последующих 7 дней количество клеток, введенных в сердце в стандартном растворе, продолжало уменьшаться, тогда как популяция инкапсулированных в гель клеток увеличивалась.
Более того, в крысиной модели инфаркта миокарда спустя четыре недели после введения инкапсулированных в гидрогель клеток было зарегистрировано повышение эффективности насосной функции левого желудочка сердца на 15%, по сравнению с 8% для животных группы контроля, которым был введен содержащий клетки раствор. Даже введение не содержащего клеток гидрогеля заметно улучшало функционирование сердца и увеличивало количество кровеносных сосудов в зоне инфаркта миокарда.
Авторы надеются, что со временем разработанный ими подход найдет применение в клеточной терапии инфаркта миокарда у человека.
Статья Angel T. Chana et al. Hyaluronic acid-serum hydrogels rapidly restore metabolism of encapsulated stem cells and promote engraftment опубликована в Biomaterials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Johns Hopkins University: Sticky Gel Helps Stem Cells Heal Rat Hearts.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
28.09.2015