В исследовании на крупных животных ученые из Университета Алабамы, США, показали, что инъекция клеток сердечной мышцы, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (hiPSCs), которые сверхэкспрессируют циклин-D2 –один из семейства белков, участвующих в делении клеток, способна привести к выздоровлению после инфаркта миокарда. Исследователи использовали свиней, так как анатомически и физиологически они наиболее близки к человеку, и полученные результаты имеют высокую клиническую значимость для лечения людей.
Сложной проблемой для биоинженеров является неспособность сердца регенерировать после инфаркта, когда погибает часть его мышечной стенки. Наличие нефункционирующего участка приводит к компенсаторному повышению нагрузки на соседние клетки, а это, в свою очередь, может вызвать опасное для жизни увеличение сердца.
Специалисты из лабораторий всего мира стремятся создать новую ткань миокарда – накладывая пластырь с кардиомиоцитами или вводя их инъекционно – чтобы заменить поврежденную мышцу. Кроме того, они пытались стимулировать деление собственных кардиомиоцитов, расположенных рядом с зоной инфаркта.
В новом исследовании были объединены преимущества каждого из подходов. Для этого свиньям после экспериментального сердечного приступа в ткань сердца рядом с зоной инфаркта ввели около 30 миллионов биоинженерных кардиомиоцитов человека, которые были выращены из hiPSCs. В этих клетках повышена экспрессия циклина-D2 – одного из белков, участвующих в делении.
По сравнению с естественными кардиомиоцитами человека, кардиомиоциты, синтезирующие циклин-D2, показали повышенную способность восстанавливать ткани сердца. У свиней они начинали деление сразу после инъекции, через четыре недели размер зоны некроза уменьшился, а функциональные показатели работы сердца улучшились.
Интересно, что экспрессирующие циклин-D2 кардиомиоциты не только делились сами, но и стимулировали пролиферацию клеток сердечной мышцы вокруг зоны инфаркта, а также запускали ангиогенез – рост новых кровеносных сосудов.
Способность трансплантированных циклин-D2-экспрессирующих кардиомиоцитов стимулировать пролиферацию собственных клеток сердца, возможно, связана с паракринным сигнальным путем – типом клеточной коммуникации, при котором клетка продуцирует сигнал, индуцирующий изменения в соседних клетках. Он осуществляется посредством экзосом.
Исследователи обнаружили, что экзосомы, которые обнаруживались около циклин-D2-кардиомиоцитов, содержали микроРНК, которые стимулировали пролиферацию.
Кроме того, кардиомиоциты под действием этих экзосом становились более устойчивыми к апоптозу. Экзосомы циклин-D2-экспрессирующих кардиомиоцитов также индуцировали пролиферацию других типов клеток, включая эндотелиоциты пупочной вены человека, гладкомышечные клетки сосудов человека и 7-дневные кардиомиоциты крыс.
Таким образом, сочетание прямого действия циклина-D2 и опосредованного экзосомами пролиферативного влияния биоинженерных кардиомиоцитов может стать новой перспективной стратегией для усиления регенерации клеток сердца после инфаркта миокарда.
Статья M.Zhao et al. Cyclin D2 Overexpression Enhances the Efficacy of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes for Myocardial Repair in a Swine Model of Myocardial Infarction опубликована в журнале Circulation.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам UAB News: Heart attack recovery aided by injecting heart muscle cells that overexpress cyclin D2.
