Д-р Пан Кивон, доцент кафедры биомедицинских наук CityU, сотрудничал с кардиологом и экспертами по 3D-печати из Южной Кореи в достижении этого прорыва. Их результаты были опубликованы в последнем выпуске научного журнала Science Advances, озаглавленном «Примирование мезенхимальных стволовых клеток человека in vivo мезенхимальными стволовыми клетками, созданными с помощью фактора роста гепатоцитов, повышает терапевтический потенциал для восстановления сердца."
Суровые условия в больном сердце препятствуют выживанию стволовых клеток
Один из предлагаемых подходов к лечению инфаркта миокарда, широко известного как сердечный приступ, с помощью регенеративной терапии – это введение стволовых клеток человека непосредственно в больное сердце. В частности, мезенхимальные стволовые клетки человека (hMSC) были рассмотрены в качестве конкурентоспособного агента для клинического использования из-за их доказанной безопасности и значительных паракринных эффектов, поддерживающих образование новых кровеносных сосудов и подавляющих гибель клеток.
Тем не менее, «результаты клинических испытаний неутешительны, поскольку микросреда при сердечной недостаточности очень жестока для выживания введенных hMSC», – сказал д-р Бан.
Поэтому исследователи изучают способы увеличения выживаемости hMSC при сердечной недостаточности. "Прайминг или предварительное кондиционирование – это распространенная стратегия расширения возможностей клеток.
Клетки обучаются с помощью определенных стимулов, и когда они перемещаются в жесткие условия, они намного сильнее противостоят плохим условиям и будут знать, как реагировать, благодаря своему предыдущему опыту », – пояснил доктор Бан.
Обычно праймирование выполняется in vitro (вне живого организма) перед трансплантацией клеток в сердце. "Но эффект от такой грунтовки обычно длится всего два-три дня.
Чтобы увеличить продолжительность прайминга, я пришел к идее «прайминга in vivo», что означает, что hMSC воздействуют непосредственно на больное сердце », – сказал д-р Бан.
Новая стратегия: праймирование hMSC in vivo
Чтобы доказать эту концепцию, исследовательская группа загрузила два типа МСК в специально созданный на 3D-принтере пластырь, а именно МСК, полученные из костного мозга человека, и МСК, полученные с помощью генной инженерии, которые содержат белок фактора роста гепатоцитов человека. Фактор роста гепатоцитов (HGF) участвует во многих биологических процессах, таких как выживание клеток, формирование кровеносных сосудов, антифиброзная активность, и важен для регенерации органов у взрослых и заживления ран.
Затем пластырь, похожий на повязку, имплантировали в верхнюю часть инфарктной области сердца крысы, вызванной инфарктом миокарда. «Генно-инженерные МСК могут непрерывно секретировать человеческий белок HGF, чтобы подготовить hMSC внутри пластыря и сделать их« сильнее », – сказал д-р Бан.
Вместо того, чтобы напрямую вводить генно-инженерные клетки в сердце, он добавил, что инкапсуляция клеток в пластырь для нанесения на поверхность сердца может помочь предотвратить мутации или другие нежелательные последствия. И пластырь изготовлен путем 3D-печати гидрогеля внеклеточного матрикса, полученного из сердца свиньи, имитирующего микросреду, специфичную для сердечной ткани.
Было обнаружено, что праймированные hMSC имели более высокую выживаемость по сравнению с непраймированными в пятнах, прикрепленных к пораженному сердцу.
Эти усиленные чМСК высвобождают большее количество паракринных факторов, полезных для восстановления поврежденных тканей сердечной мышцы и регенерации сосудов.
«Мы обнаружили, что примированные клетки могут выжить даже через 8 недель в пластыре после имплантации в сердце. Кроме того, наблюдается значительное улучшение сердечной функции, а также регенерации сосудов по сравнению с непраймированными клетками », – сказал д-р Бан.
Значительное улучшение грунтовочного эффекта
«Наша команда первой добилась праймирования сердца in vivo.
Но что еще более важно, показывая, что праймирование hMSC in vivo может повысить терапевтический потенциал восстановления сердца, мы надеемся, что наше исследование может принести значительные последствия для соответствующей терапии стволовыми клетками в будущем », – заключил д-р Бан. Команде потребовалось более двух лет, чтобы добиться таких замечательных результатов. Команда изучит возможность проведения экспериментов на более крупных животных и даже клинических испытаний, а также изменения структуры пластыря.
Д-р Бан, д-р Джанг Джина из Университета науки и технологий Пхохана, а также профессор Пак Хун-Джун из Католического университета Кореи являются ведущими авторами статьи. Г-н Ли Сонхун, аспирант кафедры биомедицинских наук CityU, также принимал участие в этом исследовании.
Исследование было поддержано CityU, Советом по исследовательским грантам Гонконга, Национальным исследовательским фондом Кореи, Министерством образования, а также Министерством науки и ИКТ Южной Кореи.