«Заплатка для сердца»: клеточный патч приблизил создание биоаналога кардиостимулятора
Обычно искусственные кардиостимуляторы (ЭКС) устанавливают тем пациентам, у которых естественные пейсмейкеры перестали выполнять свою прямую функцию, то есть в силу каких-либо заболеваний перестали запускать работу сердца. Каждая установка и замена ЭКС — инвазивная операция с рисками для здоровья. В худших случаях организм может начать отторгать электрокардиостимулятор, что потенциально приведет к летальному исходу.
Еще одна проблема — средний срок службы ЭКС. Устройство исправно работает около 10 лет, после чего его нужно менять. Так что за жизнь человеку придется пережить несколько серьезных операций.
«Многие электрокардиостимуляторы имеют заданный постоянный ритм — около 80 ударов в минуту. С одной стороны, это обеспечивает стабильность работы устройства, но с другой, это же снижает качество жизни человека. К примеру, затрудняет даже простой подъем по лестнице. Еще одним примером может стать кардиостимулятор у детей: он не приспосабливается к росту и гормональным изменениям в организме. Поэтому крайне актуальным является переход от искусственных пейсмекеров к естественным, биологическим», — говорит Валерия Цвелая, заведующая лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, старший научный сотрудник МОНИКИ им. Владимирского.
В ходе последнего исследования сотрудники лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ выяснили, что простые инъекции стволовых клеток или пейсмекерных клеток в сердце приводят к травматизации и воспалениям тканей. В лучшем случае такие инъекции не влияют на сердечную ткань и быстро выводятся из организма. Поэтому было решено создать альтернативный вариант «доставки» водителей ритма — клетки расположили на биополимерной пористой пленке с определенным набором молекул, задача которой прочно «приклеиться» к миокарду.
Сначала методику испытали на лабораторных крысах, после чего совместно с аритмологами НМИЦ имени Е. Мешалкина провели аналогичные медицинские манипуляции на свинье.
«Во время операции мы подшили патч на сердце свиньи и стимулировали пейсмейкеры с помощью света определенной длины волны для контроля их возбуждения. После засветки нам удалось зафиксировать навязанный нами сердцу ритм. Сама имплантация клеточного патча занимала около получаса — это время, необходимое на образование первичной связи между сердечной тканью животного и нашим патчем. Затем мы проводили эксперимент с засветкой, чтобы "разбудить" пейсмейкерные клетки, и регистрировали изменение ритма сердца свиньи. Вопрос о том, как долго эта активность будет сохраняться, остается открытым и будет изучен в ближайшие месяцы. Свинья с имплантированными клетками будет находиться под постоянным наблюдением, специальный прибор будет регистрировать ее сердечный ритм с высокой точностью», — рассказывает Елена Турчанинова, инженер лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, научный сотрудник ПИШ ИТМО.
В ближайших планах исследовательской группы — провести серию операций на животных и отработать методику проведения медицинского вмешательства, в частности определить критическую массу пейсмекеров, которых будет достаточно для «перестройки» сердечного ритм с определенной точностью. После этого аналогичные операции будут проведены уже на человеческом сердце, подключенном к системе искусственного кровообращения.