Ученые МФТИ придумали, как пропатчить сердце

В лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ создали специальную заплатку, которая помогает регулировать сердцебиение. Она состоит из волокон полимера и особых клеток, которые задают сердечный ритм.

Размер этой «заплатки» — всего 1 см². Сейчас ученые тестируют эту технологию на животных.

В нашем организме есть особые клетки, которые контролируют сердцебиение. Они называются биологические пейсмекеры. Когда эти клетки перестают работать из-за болезни, врачи могут установить человеку искусственный кардиостимулятор.

Установка и замена кардиостимулятора — это операции сложная операция, которая имеет определенные риски. Организм может отторгать устройство.

В среднем такие устройства служат около 10 лет, после чего их нужно менять. Получается, что за свою жизнь человек может перенести несколько операций по установке или замене кардиостимулятора. При этом успешность таких операций никто не может гарантировать.

‎Многие электрокардиостимуляторы имеют заданный постоянный ритм — около 80 ударов в минуту. С одной стороны это обеспечивает стабильность работы устройства, но с другой — это же снижает качество жизни человека. К примеру, затрудняет даже простой подъем по лестнице. Еще одним примером может стать кардиостимулятор у детей: он не приспосабливается к росту и гормональным изменениям в организме. Поэтому крайне актуальным является переход от искусственных пейсмекеров к естественным, биологическим, — отметила старший научный сотрудник (ст.н.с.) МОНИКИ им. Владимирского Валерия Цвелая. 

Сотрудники лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ обнаружили, что обычные инъекции стволовых клеток или клеток-пейсмейкеров в сердце могут привести к повреждению тканей и воспалениям. В лучшем случае такие инъекции не оказывают никакого влияния на сердечную ткань и быстро выводятся из организма.

Поэтому ученые решили создать новый способ «доставки» клеток, которые помогают регулировать ритм сердца. Они разместили клетки на специальной пленке из биополимера с определенными молекулами. Эта пленка должна прочно прикрепиться к сердечной мышце и послужить своеобразной заплаткой, или патчем.

Клетки для инъекций были выбраны на стадии предшественников тех клеток, которые естественным образом помогают регулировать сердечный ритм у человека.

Ученые сначала проверили свой метод на крысах, а затем вместе с врачами провели похожие операции на свиньях.

Во время операции мы подшили патч на сердце свиньи и стимулировали пейсмейкеры с помощью света определенной длины волны для контроля их возбуждения. После засветки нам удалось зафиксировать навязанный нами сердцу ритм. Сама имплантация клеточного патча занимала около получаса — это время, необходимое на образование первичной связи между сердечной тканью животного и нашим патчем. Затем мы проводили эксперимент с засветкой, чтобы «разбудить» пейсмейкерные клетки, и регистрировали изменение ритма сердца свиньи.

Вопрос о том, как долго эта активность будет сохраняться, остается открытым и будет изучен в ближайшие месяцы. Свинья с имплантированными клетками будет находиться под постоянным наблюдением, специальный прибор будет регистрировать ее сердечный ритм с высокой точностью, — рассказала инженер лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, научный сотрудник ПИШ ИТМО Елена Турчанинова.

Ученые хотят провести серию операций на животных. Они будут отрабатывать методику медицинского вмешательства. Нужно понять, сколько специальных клеток должно быть в сердце, чтобы изменить ритм его биения и сделать это с определенной точностью. Когда они разберутся с этим, то проведут такие же операции на сердцах людей. При этом сердца будут подключены к специальному аппарату, который будет выполнять работу легких и кровообращения.

22.11.2024