За допомогою регуляторних молекул з серцевих клітин, вирощених в лабораторії, можна відновити роботу серця після інфаркту.
Якби наше серце вміло регенерувати, інфарктів можна було б не боятися: нехай скільки-то клітин серцевого м'яза і загинуло, на їх місце прийдуть інші, і серце буде працювати, як працювало.
Але, на жаль, стовбурові клітини, з яких виходять кардіоміоцити (тобто клітини серцевого м'яза), перестають ділитися незабаром після народження. І в разі інфаркту загиблі ділянки рубцюються - їх заповнює сполучна тканина, яка взагалі не може скорочуватися. І серце починає працювати гірше.
По цілому світі дослідники шукають способи, за допомогою яких серце можна було б відновити. Хтось намагається пробудити в самому серці регенеративні здібності - так, три роки тому ми писали про те, що деякі клітини серцевого м'яза все ж зберігають здатність ділитися, і, можливо, їх можна якось додатково простимулювати, щоб вони в разі інфаркту ділилися активніше.
Інший спосіб - взяти стовбурові клітини, в лабораторії виростити з них кардіоміоцити в потрібній кількості, і поставити цю заплатку на пошкоджений м'яз. Але тут виникає проблема: готові пересаджені клітини не можуть синхронізуватися з рештою м'язів, і серце починає страждати від аритмії. Можна вчинити інакше - поставити заплатку з самих стовбурових клітин. Однак і тут все не дуже добре: стовбурові клітини, опинившись на серці, погано перетворюються на зрілі м'язові клітини і часто просто гинуть.
Втім, навіть якщо всі пересаджені стовбурові клітини гинуть, користь від них все одно є: було помічено, що хворий серцевий м'яз краще себе почуває після того, як на ньому побували стовбурові клітини. Очевидно, вони передавали якісь молекулярні сигнали навколишнім клітинам, допомагаючи їм впоратися зі стресом. Дослідникам з Колумбійського університету спало на думку, що ці сигнали можна просто взяти у лабораторних клітин і обробити ними серцевий м'яз.
І стовбурові клітини, і кардіоміоцити (як і багато інших) виділяють у зовнішнє середовище крихітні мембранні бульбашки-везикули з різноманітними молекулами. Такі бульбашки - щось на зразок посилок з інструкціями, з їх допомогою клітини спілкуються і узгоджують свої дії. Наприклад, одна клітина може послати іншій клітині набір молекул, які активують у одержувача ті чи інші гени. Особливо важливо, що ці мембранні бульбашки порівняно легко збирати з клітин, які їх виділяють.
Гордана Вуньяк-Новакович (Gordana Vunjak-Novakovic) та її колеги вирішили порівняти вміст везикул, взятих біля стовбурових клітин, яким ще тільки належить перетворитися на клітини серцевого м'яза, та інших везикул, взятих у свіжих кардіоміоцитів, які тільки-тільки сформувалися зі стовбурових клітин.
У статті в Nature Biomedical Engineering говориться, що в бульбашках, які виділяли зрілі м'язові клітини, містилися регуляторні молекули, що стимулюють зростання серцевих м'язових волокон і кровоносних судин. (Тобто ефект від пересадки стовбурових клітин полягав у тому, що вони намагалися перетворитися на зрілі клітини серцевого м'яза, їм це до кінця не вдавалося, вони гинули, але встигали послати навколишнім клітинам оздоровчі молекулярні посилки.)
Коли везикули в складі спеціального гідрогелю накладали на післяінфарктне серце щурів, то протягом декількох тижнів, поки бульбашки поступово виходили з гелю, серце тварин відчувало себе все краще: м'язові клітини переставали гинути після перенесеного стресу (тобто післяінфарктні пошкодження не розширювалися), аритмія поступово слабшала, а сам м'яз починав більш ефективно качати кров. За словами авторів роботи, через місяць після лікування везикулами хворе серце працювало майже як нормальне здорове - регуляторні молекули допомогли скомпенсувати пошкодження, пов'язані з інфарктом.
Надалі дослідники хочуть поточніше визначити, на якій саме стадії розвитку, в який саме момент перетворення стовбурових клітин на кардіоміоцити у них потрібно брати лікувальні везикули - цілком може бути, що бульбашки, взяті на проміжних стадіях, виявляться більш ефективними. І не виключено, що незабаром медики зможуть користуватися гелевими «пластирями» з такими бульбашками, що допомагають пацієнтам відновитися після інфаркту.