به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، عضلانی شدن مجدد قلب پستانداران را می‌توان پس از پیوند سلولی کاردیومیوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSC) به دست آورد. با این حال، چندین مانع قبل از اجرای این عمل در محیط بالینی باقی می‌ماند. در همین راستا محققان ترکیبی از سلول‌های رشد یافته در آزمایشگاه را برای بازسازی ماهیچه‌های آسیب دیده قلب به کار گرفته اند. این مطالعه به چالش‌های عمده استفاده از سلول‌های عضله قلب، به نام کاردیومیوسیت، رشد یافته از سلول‌های بنیادی می‌پردازد که گامی حیاتی به سمت کاربردهای بالینی آینده برداشته است. یافته‌های این مطالعه در Circulation منتشر شده است.

درمان انفارکتوس میوکارد (MI) با رویکردهای جایگزینی مبتنی بر سلول

به دنبال انفارکتوس میوکارد (MI)، میوسیت‌ها با بافت اسکار غیر انقباضی جایگزین می‌شوند که این عمل شروع کننده نارسایی قلبی است. در حال حاضر درمان‌های موجود برای نارسایی قلبی پس از MI ، داروها هستند که پیشرفت بیماری را کند می‌کنند اما آسیب را معکوس نمی‌کند، پشتیبانی مکانیکی گردش خون با عوارض از جمله ترومبوز، عفونت، اهمیت نیاز به یک منبع تغذیه خارجی و پیوند قلب رانشان می‌دهد. مطالعات پیوند در موش‌ها و رت‌ها نشان داده‌اند که کاردیومیوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی جنینی انسان (hESC-CMs) می‌توانند عملکرد قلب‌های انفارکتوس را بهبود بخشند، اما دو موضوع مهم مربوط به رفتار الکتروفیزیولوژیکی آنها در داخل بدن حل‌نشده باقی مانده است. اول، خطر آریتمی پس از پیوند hESC-CM در قلب های آسیب دیده مشخص نشده است. دوم، ادغام الکترومکانیکی hESC-CMs در قلب‌های آسیب دیده نیز نشان داده نشده است، بنابراین مشخص نیست که آیا این سلول‌ها عملکرد انقباضی را مستقیماً از طریق افزودن واحدهای مولد نیرو جدید بهبود می بخشند یا خیر. این وضعیت باعث علاقه شدید مطالعات اخیر به توسعه پیوند چند نوع منبع سلولی متفاوت شده است. زیرا در حال حاضر رویکردهای جایگزینی مبتنی بر سلول، راهی مناسب برای درمان است.

پیوند کاردیومیوسیت‌های مشتق از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی

تحقیقات قبلی نشان داده است که پیوند کاردیومیوسیت‌های مشتق شده از سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) می‌تواند جایگزین عضله در قلب پستانداران شود. محققان تلاش کرده‌اند تا این درمان را به کلینیک بیاورند، تا حدی به این دلیل که سلول‌های کاشته‌شده به اندازه کافی رگ‌های خونی پایدار برای زنده ماندن طولانی مدت را ایجاد نکرده‌اند. مطالعه جدید با ترکیب کاردیومیوسیت‌های رشد یافته در آزمایشگاه با سلول‌های اندوتلیال مشتق از سلول‌های بنیادی - سلول‌هایی که خون را پوشش می‌دهند، با این چالش روبرو شد. درمان ترکیبی همچنین برای مقابله با آریتمی، یکی دیگر از موانع مهم در بازسازی قلب با کاردیومیوسیت های مشتق شده از سلول‌های بنیادی، نویدبخش است.

یک راه امیدوارکننده برای کاربردهای بالینی آینده

پاتریک هسیه، محقق موسسه علوم بیومدیکال آکادمی سینیکا، می‌گوید: یافته‌های ما نشان می‌دهد که سلول‌های اندوتلیال مشتق از iPSC انسان می‌توانند به طور موثری عضلانی شدن مجدد قلب را توسط کاردیومیوسیت‌های مشتق شده از iPSC را تقویت کنند و یک راه امیدوارکننده برای کاربردهای بالینی آینده ارائه دهند. این مطالعه در حین کار به عنوان استاد مدعو در مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی احیاکنند. هسیه و نویسنده اصلی مطالعه، یو-چه چنگ، با تیم کمپ، که به عنوان مدیر مرکز سلول‌های بنیادی و پزشکی احیاکننده، و همچنین تیمی از محققان در UW-Madison و مرکز ملی تحقیقات پستانداران ویسکانسین خدمت می‌کند، برای بررسی اثر پیوند مشترک در موش‌ها و پستانداران غیرانسانی تحت حمله قلبی، در این پروسه درمان همکاری کردند.

تولید سلول‌های اندوتلیال و کاردیومیوسیت از iPSCs

چنگ، مدیر پروژه در آکادمی سینیکا، می‌گوید: «مزیت اصلی iPSCها توانایی آن‌ها در تمایز به انواع مختلفی از سلول‌ها و به عنوان منبع ارزشمندی برای سلول درمانی است. در این مطالعه، ما میلیاردها سلول اندوتلیال و کاردیومیوسیت را از همان رده iPSCs تولید کردیم تا به موش‌ها و پستانداران غیر انسانی تزریق کنیم. کمپ می‌گوید: «ایده ساده این پروژه افزایش جریان خون و ارتقای بقای iPSC-cardiomyocytes با استفاده از سلول‌های اندوتلیال رگ‌های خونی بود. اما واقعیت تولید آماده سازی سلولی بهینه و به دنبال آن تحویل دقیق به قلب، نشان دهنده تلاش فوق العاده یک تیم بین المللی از همکاران است. این تیم می‌خواهد مطالعات بیشتری را برای اصلاح پروتکل‌های پیوند سلولی و ارزیابی ایمنی و اثربخشی طولانی‌مدت انجام دهد. هسیه معتقد است که نتایج امیدوارکننده منجر به آزمایش‌های بالینی با بیماران انسانی مبتلا به بیماری قلبی می‌شود که علت اصلی مرگ و میر در سراسر جهان است.

شیوه مطالعاتی

ما در این پروژه ابتدا سه رده سلول‌های اندوتلیال مشتق از hiPSC-ESCs و hiPSC-CMs را از 3 اهداکننده مستقل تولید کردیم و طول سارکومر hiPSC-CM، پروتئین اتصال شکاف و توانایی مدیریت کلسیم را در کشت مشترک با ECs آزمایش کردیم. در مرحله بعد، ما اثر درمانی پیوند همزمان hiPSC-ECs و hiPSC-CMs را در موش‌های دیابتی غیرچاق با نقص ایمنی ترکیبی شدید (NOD-SCID) که تحت انفارکتوس میوکارد قرار گرفتند (n≥4) بررسی کردیم. عملکرد قلب با اکوکاردیوگرافی نیز ارزیابی شد، در حالی که رویدادهای آریتمی با استفاده از ECG 3 لید ثبت شد. ما همچنین از پستانداران سالم غیر انسانی (4=n) با تزریق سلولی برای مطالعه پیوند سلولی، بلوغ و ادغام hiPSC-CMs پیوندی، به تنهایی یا همراه با hiPSC-ECs، با تجزیه و تحلیل بافت‌شناسی استفاده کردیم. در آخر، ما سلول درمانی را در آسیب خونرسانی مجدد ایسکمیک در پستانداران غیر انسانی آزمایش کردیم (به ترتیب 4، 3 و 4 برای EC+CM، CM، و شاهد). در این پروسه حتی عملکرد قلب با اکوکاردیوگرافی و MRI قلب نیز ارزیابی شد، در حالی که رویدادهای آریتمی توسط دستگاه‌های ضبط کننده ECG تله متریک بررسی شد. پیوند سلولی، رگزایی، و ادغام پیوند میزبان-گرافت پیوندهای انسانی نیز مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت اینکه این نتایج اثر هم افزایی ترکیب EC های مشتق شده از iPSC و CMها را برای درمان در قلب پس از انفارکتوس میوکارد نشان می‌دهد و یک استراتژی امیدوارکننده را برای ترجمه بالینی ممکن می‌سازد.

گام بعدی مطالعه

هسیه می‌گوید: «به عنوان یک جراح قلب که اکنون بر تحقیقات ترجمه‌ای تمرکز می‌کنم، هیجان‌انگیزترین جنبه این تحقیق، پتانسیل تأثیر معنادار بر درمان بیماری قلبی است.  زیرا ما"شاهد پیشرفت‌های قابل توجه در عملکرد قلب و بازسازی بافت ناشی از رویکرد سلول درمانی ترکیبی بودیه ایم که برای آینده پزشکی قلب و عروق الهام بخش و امیدوار کننده است."

پایان مطلب/.