Новый метод лечения сердца может помочь организму вырастить замещающий клапан
Замена сердечных клапанов, которые растут внутри тела, стала на шаг ближе к реальности после исследований, проведенных учеными из Imperial. Результаты опубликованы в журнале Communications Biology.
Операция по замене неисправных клапанов сердца возможна уже более 60 лет, но лечение имеет медицинские недостатки, как с механическими, так и с биологическими клапанами. Но что, если естественные механизмы восстановления организма можно использовать для создания живого сердечного клапана именно там, где это необходимо? Недавние исследования, проведенные учеными из больницы Хэрфилд и Имперского национального института сердца и легких, показывают, что такой подход вполне возможен.
Замена сердечного клапана является жизненно важным лечением, но редко является долгосрочным решением. Как механические, так и биологические клапаны имеют свои недостатки. Пациенты с механическими клапанами должны всю оставшуюся жизнь принимать препараты для предотвращения свертывания крови.
Биологические клапаны, с другой стороны, служат всего от 10 до 15 лет. Лечение особенно сложно для детей с врожденными пороками сердца, так как клапаны не растут вместе с их телом и должны быть заменены несколько раз, прежде чем они достигнут взрослого возраста.
Новый подход, разработанный командой сэра Магди Якуба в Harefield и Imperial, гораздо более гибкий. «Цель разработанной нами концепции состоит в том, чтобы создать живой клапан в организме, который мог бы расти вместе с пациентом», — говорит доктор Юань-Цан Ценг, ученый-биоматериаловед, работающий в Национальном институте сердца и легких и Научном центре сердца Хэрфилда.
Процедура начинается с нановолокнистого полимерного клапана, но изготовленного из биоразлагаемого полимерного каркаса, а не из прочного пластика. «Как только он оказывается внутри тела, каркас рекрутирует клетки и инструктирует их развитие, так что организм работает как биореактор для выращивания новых тканей», — объясняет доктор Ценг. «Каркас постепенно разрушается и замещается собственными тканями нашего тела».
Клапаны были пересажены овцам и находились под наблюдением в течение шести месяцев.
«Клапаны работали очень хорошо», — говорит доктор Ценг. «Они продолжали функционировать в течение шести месяцев исследования, а также показали хорошую клеточную регенерацию».
В частности, исследование показывает, что каркас был способен привлекать клетки из кровотока, которые затем развивались в функциональные ткани, процесс, известный как эндотелиально-мезенхимальная трансформация (EndMT). «Мы также видели, как нервы и жировые ткани растут в каркасе, как и следовало ожидать в нормальном клапане».
«Если бы не было регенерации, клапан развалился бы по мере разложения полимера. Но то, что мы видим, — это непрерывная функциональность, а это означает, что регенерация клеток происходит с течением времени. Это доказывает, что наша идея регенерации in vivo работает».
Требуется дополнительная работа, чтобы точно определить, какие процессы вызывают дегенерацию полимера и насколько тесно это связано с регенерацией тканей. «Но регенерации тканей определенно достаточно, чтобы покрыть структурную целостность и функциональность клапана», — говорит доктор Ценг.
Несмотря на то, что в настоящее время основное внимание уделяется замене сердечных клапанов, этот подход может иметь множество других применений. «Как только у вас есть каркас, он становится платформенной технологией, которую вы можете использовать для проектирования других тканей», — говорит доктор Ценг.