Инфаркт миокарда — это острое состояние, при котором участок сердечной мышцы гибнет из-за прекращения кровоснабжения. Вместо здоровых кардиомиоцитов он оставляет плотную рубцовую ткань. Она состоит из клеток-фибробластов, которые не могут сокращаться и проводить электрические сигналы. Это нарушает слаженную работу сердца и ведет к появлению смертельно опасной аритмии.

Пересадка стволовых клеток в участок поврежденной ткани может решить эту проблему, но сопряжен с риском отторжения и образованием опухолей. Ученые МФТИ разработали состав из четырех сигнальных молекул — CHIR99021, BMP4, Activin A и IWP2, который заставляет клетки рубцовой ткани преобразовываться в функциональные кардиомиоцитоподобные клетки, минуя опасную стадию стволовых. Внутри поврежденной зоны они создают «мостики», обеспечивающие электрическую проводимость.

«Мы сознательно отказались от идеи полного репрограммирования всех клеток рубца. Если доля проводящих клеток в непроводящей среде достигает примерно 20−30%, волны возбуждения начинают распространяться через всю ткань. Поэтому нам достаточно репрограммировать лишь этот процент клеток, чтобы получить новые проводящие пути», — рассказал младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной медицины МФТИ Елена Турчанинова.

Источник: Freepik

Эффективность состава протестировали на трех типах клеток, включая человеческие фибробласты предсердий, полученные во время операций на сердце. Оказалось, что от 56% до 83% репрограммированных клеток производят альфа-актинин — структурный белок, специфичный для сердечной мышцы. Это говорит об их способности генерировать потенциалы действия — такие же, как у здоровых кардиомиоцитов. В пилотных экспериментах на крысах с моделью инфаркта введение состава не вызвало токсических эффектов, а площадь зоны сердечной ткани, способной проводить электрический сигнал, увеличилась с 71% до 84%.

«Важное преимущество нашего состава — это минимальное количество активных компонентов. Так его намного легче изучить на предмет безопасности, у него предсказуемая фармакокинетика, его гораздо проще производить для будущего клинического применения. Более того, малое число компонентов открывает возможность для загрузки такого коктейля в “умные” биоразлагаемые каркасы, которые можно будет имплантировать непосредственно в поврежденную область сердца для постепенного высвобождения веществ, избегая воздействия на весь организм», — заметила Валерия Цвелая, заведующая лабораторией экспериментальной медицины МФТИ.

Следующий этап работы — переход от системного внутривенного введения, которое использовалось для тестирования безопасности, к локальной доставке с помощью имплантируемых каркасов.