Совместно с биоинженерами из лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ (Москва) ученые Центра Мешалкина продолжают многолетний амбициозный научный проект по изучению пейсмекерных клеток.
Биологические пейсмекеры – особые клетки-водители ритма, которые присутствуют в сердце и обладают способностью не только сокращаться, но и передавать управляющие сигналы, генерируя ритм сердечных сокращений.
Когда из-за различных патологий эти клетки перестают выполнять свои функции, врачи имплантируют пациентам искусственный водитель ритма – электрокардиостимулятор на батарейках. Идея ученых в том, чтобы найти способ заменить искусственные кардиостимуляторы на естественные, выращенные из клеток пациента и возращенные в его сердце.
На старте проекта технологию получения пейсмекерных клеток из клеток крови разрабатывал Институт цитологии и генетики СО РАН, затем к команде подключилась лаборатория МФТИ, занимающаяся физикой биовозбудимых систем. За последние годы сделаны существенные шаги в технологии получения пейсмекерных клеток: теперь их можно вырастить на подложке в лабораторных условиях и увидеть, как благодаря их присутствию сокращается маленький кусочек мышечной ткани. Однако существует еще много вопросов без ответа: как эти клетки доставить в рабочий миокард, как заставить их прижиться и встроиться в систему, отвечающую за проведение электрического сигнала в сердце, наконец, как долго они смогут работать.
Инъекция пейсмекерных клеток в сердце приводила к травме и воспалению.
Нашли выход: имплантировать, не повреждая сердце, – выкладывать на его поверхность на специальной биодеградирующей подложке, которая может быстро и надежно «приклеиваться» к миокарду в необходимой зоне.
Сегодня именно по этой технологии в экспериментальной операционной Центра Мешалкина ученые имплантировали свинье заранее выращенные в Москве пейсмекерные клетки на сокращающийся миокард.
«Эксперимент на животных очень важен, поскольку при трансляции теоретических исследований в реальные условия могут возникать самые разные проблемы, – говорит руководитель проекта доктор медицинских наук Александр Романов. – Только доказав, что полученные в пробирке клетки способны генерировать импульс, независимо от основного ритма бьющегося сердца, мы убедимся, что наш план работает.
В ходе экспериментальной операции у свиньи мы выполнили разрез грудной клетки, выделили участок сердечной мышцы, подвели к нему контролирующие электроды и поместили на поверхность сердца ту самую пластинку пейсмекерных клеток размером 1 × 1 см. Важный нюанс: эти клетки светочувствительны – генетической модификацией был добавлен специальный белок, чтобы при попадании на них света определенного спектра возникало дополнительное возбуждение».
Эксперимент прошел успешно – все приборы электрофизиологического контроля неоднократно зафиксировали независимые сокращения в нужном участке сердца. Как долго эта активность сохранится, покажут ближайшие месяцы: свинья с имплантированными клетками будет под наблюдением, специальный прибор непрерывно фиксирует ее сердечный ритм во всех нюансах.
В отдаленной перспективе есть шанс найти применение результатов проекта в клинической практике: точечное воздействие «клеточных патчей» на участки миокарда, выдающие патологический ритм, значительно менее травматично, чем хирургическая аблация очагов аритмии.
По материалам НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина