«Наша прошлая работа принесла надежду, что мы могли однажды улучшить сердечную функцию у людей с сердечной недостаточностью, преобразовав ткань шрама в бьющуюся сердечную мышцу», сказал Ли Цянь, доктор философии, доцент патологии и лабораторной медицины и ведущего автора исследования. «Но это было большим количеством исследования доказательства принципа, и обменный курс был довольно низким. Теперь мы нашли барьер для преобразования, и удалив его, мы были в состоянии значительно увеличить урожай подобных мышце клеток».Сердечная недостаточность не имеет никакого лечения и в настоящее время поражает приблизительно 5,7 миллионов человек в Соединенных Штатах. Общие симптомы включают одышку, усталость и опухоль, все из которых часто ухудшаются, поскольку сердце слабеет со временем.
«Наша надежда состоит в том, что этот подход мог расширить жизни людей с сердечной недостаточностью и заметно улучшить качество их жизни в будущем», сказал Цянь, который является также членом Института Сердца Макаллистера в UNC.В 2012 Цянь и ее коллеги создали «коктейль» белков, способных к преобразованию фибробластов, которые создают ткань шрама в кардиомиоциты – клетки сердечной мышцы, которые бьют самостоятельно точно способ, которым делают обычные клетки сердечной мышцы. В частности, подход команды не потребовал фибробластов преобразования в стволовые клетки, который типичен для других методов регенерации ткани.
Подход Цяня понизил вероятность безудержного роста клеток и формирования опухоли.В экспериментах, используя мышей, коктейль оказался успешным при сокращении размера ткани шрама и улучшения сердечной функции. Но процесс остался неутешительно медленным – до сих пор.«Мы хотели иметь лучший урожай и сократить конверсионное время так в будущем, этот процесс мог быть быстрым, легким, и эффективным для моделирования болезни или для лечения», сказал Цянь.
Новый прорыв случился, когда команда обнаружила, что ген по имени Bmi1, вмешавшийся с выражением других ключевых генов, должен был преобразовать фибробласты в клетки сердечной мышцы. Bmi1 ранее был привлечен по делу о его роли в нервных стволовых клетках и раковых клетках, но это – первое исследование, которое точно определит роль в ее взаимодействии с кардиогенными генами.Когда команда исчерпала Bmi1, обменный курс, ускоренный заметно; процент фибробластов, которые преобразовали в клетки сердечной мышцы, увеличился 10-кратный.
Подавление Bmi1 также позволило команде Цяня упрощать коктейль, сократив количество различных белков в нем.Конечная цель, Цянь сказал, должна усовершенствовать коктейль в таблетку, которая могла безопасно быть дана пациентам во время сердечного приступа или после того, как сердце уже стало поврежденным, таким образом уменьшив долгосрочную потерю функциональной сердечной ткани и помогая людям жить дольше, более здоровые жизни. Если дальнейшие эксперименты, используя большие модели животных подтверждают, Цянь оценивает, что такая таблетка могла бы быть развита в течение десятилетия.
Техника также поддерживает потенциал для улучшения персонализированной медицины. В настоящее время есть много врачей терапии, может предписать, чтобы помочь улучшить сердечную функцию пациента, но часто есть метод проб и ошибок, включенный, чтобы найти самый эффективный препарат с наименьшим количеством побочных эффектов.
Коктейль белка Цяня мог помочь избежать этого. Например, если техника Цяня могла бы преобразовать клетки кожи пациента в клетки сердечной мышцы в блюде лаборатории, то технический персонал лаборатории мог использовать получающуюся клеточную культуру, чтобы быстро показать существующие наркотики и найти, что одно наиболее вероятное помогает определенному пациенту.Кроме того, подход команды и платформа, построенная, чтобы изучить барьеры для сердечного перепрограммирования, могли помочь увеличить урожаи для исследований, сосредоточенных на перепрограммировании других клеток, таких как нейроны, клетки поджелудочной железы и клетки печени в регенеративных целях.
«Надо надеяться, эти результаты и наш подход могут быть усилены так, чтобы другие исследователи могли определить барьеры для регенерации других типов целевых тканей более эффективно», сказал Цянь.