В Медицинском институте стволовых клеток и регенеративной медицины Университета Вашингтона (ISCRM) исследователи в нескольких лабораториях используют технологию стволовых клеток для разработки новых подходов к лечению болезней сердца, которые потенциально могут вылечить, а не контролировать это хроническое заболевание. В 2018 году исследование под руководством директора ISCRM доктора Чарльза Мерри продемонстрировало, что кардиомиоциты, полученные из стволовых клеток, могут регенерировать сердечную ткань у крупных нечеловеческих приматов, что является важным шагом на пути к клиническим испытаниям на людях.
Эти результаты стали важным шагом вперед для Мюрри и его команды, знаменательным моментом после многих лет работы по устранению сложных препятствий, включая изучение того, как выращивать кардиомиоциты из стволовых клеток, как обеспечить выживание клеток и как избежать иммунологических осложнения – работа над которой, по словам Мюрри, еще не завершена.
В ходе исследования было обнаружено, что трансплантация кардиомиоцитов, полученных из стволовых клеток, в сердце крупных животных вызывает нерегулярное сердцебиение. Аритмия приживления стала одним из самых больших препятствий во время работы над подготовкой регенерации сердца для клиники.
Устойчивая электрическая сигнализация жизненно важна для нормального функционирования сердца. Когда эта передача сигналов нарушена, сердце может биться слишком быстро, слишком медленно или хаотично. Такой побочный эффект при любом лечении потенциально может подвергнуть пациента неприемлемому уровню риска. Марри и его команда потратили годы, пытаясь понять и решить проблему. Электрофизиологические исследования в конечном итоге указали на потенциального виновника.
В сердечно-сосудистом перевороте, известном как автоматизм, клетки, которые должны были быть последователями, оказались лидерами. Трансплантированные кардиомиоциты узурпировали функции кардиостимулятора у самого сердца, не позволяя ему устанавливать собственный ритм. Исследователи назвали этот нежелательный побочный эффект аритмией приживления трансплантата и установили, что нарушения возникают в привитых клетках.
На протяжении многих лет исследователи предлагали несколько механизмов для объяснения происхождения аритмии, но было неясно, применимо ли какое-либо из этих объяснений к проблеме, препятствующей регенерации сердца.
Чтобы ответить на этот вопрос, команда провела секвенирование РНК трансплантированных клеток хозяина, что привело к двойной гипотезе. Первая часть гипотезы заключалась в том, что аритмические токи могли быть следствием наличия ионных каналов там, где их быть не должно (и, наоборот, отсутствия каналов там, где они должны быть); вторая часть гипотезы заключалась в том, что манипулирование теми же потоками с помощью редактирования генов может решить основную проблему и восстановить полную независимость сердца.
Открытие того, что четырехкратное редактирование гена уменьшает аритмию приживления трансплантата в моделях на крупных животных, стало прорывом. С тех пор, как были обнародованы первые данные, Марри и его команда были заняты проверкой безопасности и эффективности трансплантации клеток с отредактированными генами в сердце. Теперь результаты более строгих экспериментов были опубликованы в журнале Cell Stem Cell.