Недавнее открытие может стать «мощной клинической стратегией» для лечения сердечных заболеваний.
Исследователи из Хьюстонского университета разработали новаторскую методику, которая на мышах не только восстанавливает клетки сердечной мышцы после инфаркта миокарда (или сердечного приступа), но и помогает клеткам регенерировать.
По словам Роберта Шварца, Хью Роя и Лилли Кранц Каллен, заслуженных профессоров биологии и биохимии в Колледже естественных наук и математики Университета Хьюстона, новаторское открытие, опубликованное в Журнале сердечно-сосудистого старения , может перерасти в мощная клиническая стратегия лечения сердечных заболеваний у людей.
Инновационный метод, используемый исследовательской группой, доставляет мутантные факторы транскрипции, которые представляют собой белки, регулирующие преобразование ДНК в РНК , в сердца мышей с использованием синтетической информационной рибонуклеиновой кислоты (мРНК).
«Никто не смог сделать это до такой степени, и мы думаем, что это может стать возможным лечением для людей», — сказал Шварц, который руководил исследованием с недавней докторской степенью. выпускник Сию Сяо и Динакар Айер, доцент кафедры биологии и биохимии.
Исследователи продемонстрировали, что два мутировавших фактора транскрипции, Stemin и YAP5SA, работают в тандеме, увеличивая репликацию кардиомиоцитов или клеток сердечной мышцы, выделенных из сердца мышей. Эти эксперименты проводились in vitro на чашках для культур тканей.
«То, что мы пытаемся сделать, — это дедифференцировать кардиомиоциты в состояние, более похожее на стволовые клетки, чтобы они могли регенерировать и размножаться», — сказал Сяо.
Stemin включает свойства стволовых клеток из кардиомиоцитов. Решающая роль Стемина в их экспериментах была обнаружена Айером, который сказал, что фактор транскрипции «изменил правила игры». Между тем, YAP5SA работает, стимулируя рост органов, что заставляет миоциты реплицироваться еще больше.
В отдельном открытии, опубликованном в том же журнале, команда сообщит, что Stemin и YAP5SA восстанавливали поврежденные сердца мышей in vivo. Примечательно, что ядра миоцитов реплицировались по крайней мере 15 раз в течение 24 часов после инъекций сердца, которые доставляли эти транскрипционные факторы.
Брэдли МакКоннелл, профессор фармакологии, и аспирант Эмилио Лусеро из Фармацевтического колледжа штата Нью-Йорк совместно работали над исследованием, создав модель взрослой мыши с инфарктом.
«Когда оба фактора транскрипции были введены в сердце взрослых мышей, перенесших инфаркт, результаты были ошеломляющими», — сказал Шварц. «Лаборатория обнаружила, что сердечные миоциты быстро размножались в течение дня, в то время как сердце в течение следующего месяца восстанавливалось до почти нормальной сердечной насосной функции с небольшим рубцеванием».
Дополнительным преимуществом использования синтетической мРНК, по словам Сяо, является то, что она исчезает через несколько дней, в отличие от вирусной доставки. Генная терапия, доставляемая в клетки с помощью вирусных векторов, вызывает некоторые опасения с точки зрения биологической безопасности, поскольку ее нельзя легко остановить. С другой стороны, доставка на основе мРНК быстро переворачивается и исчезает.
Шварц и Айер работали над этим исследованием в течение нескольких лет, а Сяо сосредоточилась на этом исследовании во время учебы в докторантуре в UH. Она закончила обучение осенью 2020 года.
«Для меня большая честь и удача работать над этим», — сказал Сяо. «Это масштабное исследование регенерации сердца, особенно с учетом разумной стратегии использования мРНК для доставки стемина и YAP5SA».
Полученные данные особенно важны, поскольку регенерировать может менее 1% клеток сердечной мышцы взрослого человека. «Большинство людей умирают с большей частью тех же кардиомиоцитов, что и в первый месяц жизни», — сказала она. Когда происходит сердечный приступ и клетки сердечной мышцы умирают, сократительная способность сердца может быть потеряна.