Кардиомиопластика — это хирургическая процедура, при которой здоровая мышца из другой части тела оборачивается вокруг сердца , чтобы обеспечить поддержку для сердца, которое не может функционировать. [1] Чаще всего для этой цели используется широчайшая мышца спины . Для сокращения скелетной мышцы имплантируется специальный кардиостимулятор. Если кардиомиопластика проходит успешно и достигается увеличение сердечного выброса, она обычно действует как промежуточная терапия, давая время для лечения поврежденного миокарда другими способами, такими как ремоделирование с помощью клеточной терапии. [2] [3]
Клеточная кардиомиопластика — это метод, который увеличивает функцию миокарда и сердечный выброс путем непосредственного выращивания новых мышечных клеток в поврежденном миокарде (сердечной мышце). Тканевая инженерия, которая в настоящее время классифицируется как форма регенеративной медицины, может быть определена как биомедицинская инженерия для реконструкции, восстановления и улучшения биологических тканей. Исследования в области тканевой инженерии продолжаются, и она становится одной из ключевых областей медицинских исследований. Кроме того, существуют обширные разработки в области тканевой инженерии, которые включают использование технологий из биоматериалов, молекулярной медицины, биохимии, нанотехнологий, генной и биомедицинской инженерии для целей регенерации и расширения клеток для реструктуризации и/или восстановления человеческих органов. Инъекции кардиомиогенных и/или ангиогенных стволовых клеток были предложены в качестве альтернативы существующим методам лечения. Для применения в сердечно-сосудистой системе скелетные миобласты представляют большой интерес, поскольку их можно легко изолировать и они связаны с высокой скоростью пролиферации. Было также показано, что эти клетки устойчивы к гипоксии .
Костный мозг содержит различные популяции клеток, которые демонстрируют превосходную пластичность по отношению к кардиогенным и эндотелиальным клеткам. Эти популяции клеток представляют собой эндотелиальные клетки-предшественники, гемопоэтические стволовые клетки и мезенхимальные стволовые клетки. Жировая ткань содержит клетки-предшественники с сообщаемым интересным кардиомиогенным и васкулогенным потенциалом в том смысле, что они улучшают функции сердца и уменьшают размер инфаркта в моделях животных-грызунов. Подкожная жировая ткань также является источником мезенхимальных стволовых клеток и продемонстрировала положительные результаты с точки зрения ремоделирования сердечно-сосудистой ткани. Сердца млекопитающих также содержат естественно встречающиеся сердечные стволовые клетки, которые могут быть способны дифференцироваться в кардиомиоциты, эндотелиальные клетки и сердечные фибробласты. [4] Эта способность к саморегенерации порождает альтернативы классической клеточной терапии, при которой введение факторов роста, таких как тимозин β4, для активации и миграции клеток является исключительно необходимым. Эмбриональные стволовые клетки, в значительной степени демократизированные с точки зрения популяционной информации, известны своей высокой способностью к расширению и дифференцировке в кардиомиоциты, эндотелиальные клетки и сердечные фибробласты.
Однако, если неаутологично, иммуносупрессивная терапия связана с таким лечением. Следовательно, исследования были сосредоточены на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (iPSC) из соматической ткани человека. Помимо выбора клеток и необходимого соответствующего фактора роста, доставка клеток является важным вопросом. Действительно, интракоронарный путь является наиболее простым путем доставки клеток, связанным с внутримиокардиальной клеточной задержкой; однако показатели задержки низкие, т. е. превышают 10%. Смытые клетки достигают других органов или погибают, что может быть проблемой во время подготовки модуля ICH 8. Были изучены другие альтернативные пути инъекции, а именно инъекция через стернотомию, эндомиокардиальные и интракоронарные пути. Тем не менее, все вышеупомянутые методы были связаны с ограниченными улучшениями сердечной функции и ограниченной выживаемостью клеток после имплантации в фиброзный миокард.
Подводя итог, можно сказать, что стволовые клетки и пути доставки, упомянутые выше, подходят для кардиомиопластики, поскольку они продемонстрировали свою безопасность и некоторую пользу для пациента. Однако ремоделирование сердца остается ограниченным из-за ограниченной резидентности клеток, воздействия механических сил на выживаемость клеток и гипоксии тканей. Кроме того, отсутствие клеточного электрохимического сопряжения может привести к аритмиям. Еще один момент, который следует учитывать, касается использования эмбриональных стволовых клеток, при котором недифференциация приводит к неконтролируемой пролиферации и возможному последующему образованию тератом. Также iPSC были связаны с вирусной инфекцией и возможной онкогенностью. Инженерия сердечной ткани — это новая технология, основанная на использовании комбинаций клеток с регенеративной способностью, биологических и/или синтетических материалов, клеточных сигнальных агентов для индукции регенерации органа или поврежденной ткани. В идеальном сценарии регенерированная ткань будет воспроизводить сложную асимметричную геликоидальную архитектуру миокарда с образованием специализированного внеклеточного матрикса для стимуляции васкуляризации в имплантированной ткани. С клеточной точки зрения [5] доступные методы представляют собой монослойную клеточную конструкцию на термочувствительном полимере, где их отсоединение обусловлено поведением механических свойств синтетической подложки без необходимости какого-либо ферментативного расщепления, такого как трипсин. Кардиомиоцитарные листы также были успешно имплантированы с наблюдаемой сократительной функцией в результате межклеточной коммуникации между хозяином и трансплантатом. Однако с практической точки зрения такой подход не имеет трансляционного характера, поскольку все исследования разделяют отсутствие воспроизводимости, то есть конструкция с аналогичными характеристиками нативной ткани не гарантирует тех же результатов. Другой подход заключается в использовании гидрогелей. Натуральные гидрогели, такие как Матригель, [6] коллаген и фибрин, использовались в качестве матриц-ловушк, в которые встраиваются инъецируемые клетки. Однако связанное с этим высокое давление инъекции связано с высоким уровнем смертности клеток, тем самым отрицательно влияя на соотношение выгод этого подхода. Кроме того, с технической точки зрения, из-за полидисперсности этих природных гидрогелей, очистка является необходимым, но очень сложным этапом. Были предложены синтетические гидрогели, такие как полиэтиленгликоль , полимолочная кислота, полимолочная кислота-со-гликолевая кислота, поликапролактон, полиакриламид и полиуретан. Особый интерес представляет полиэтилен, чувствительный к металлопротеиназе. Действительно, этот полимер модулирует свои механические и биофизические свойства в соответствии с ферментативной активностью, связанной с кардиомиогенной дифференциацией имплантированных клеток. На сегодняшний день ни одна гидрогелевая матрица не одобрена FDA для использования в терапии стволовыми клетками, несмотря на большое количество биоматериалов, которые в настоящее время имеются в продаже.
Общий комментарий по технологиям на основе гидрогеля:
Натуральные гидрогели хорошо переносятся хозяином и клетками, поскольку они имитируют естественный ВКМ с точки зрения остова и микроструктуры. Однако они страдают от вариаций от партии к партии (недостаток текущих Правил надлежащей производственной практики (cGMP), требуемых для клинического применения), высоких скоростей деградации и плохой устойчивости. Синтетические гидрогели воспроизводимы, настраиваемы и поддаются нормативным и производственным протоколам. [7] [8] [9] Их химическая модификация позволяет интегрировать участки прикрепления клеток и осуществлять определенный контроль над скоростями деградации. Полусинтетические гидрогели обладают характеристиками обоих классов. Действительно, они позволяют либо модифицировать очищенные природные биополимеры, либо связывать синтетический компонент с участками связывания интегрина и/или фактора роста.
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )