Tegenwoordig hebben mensen meestal niet sterven aan een hartaanval. Maar de schade aan de hartspier is onomkeerbaar, en de meeste patiënten uiteindelijk bezwijken voor congestief hartfalen, de meest voorkomende doodsoorzaak in ontwikkelde landen.
Stamcellen bieden nu hoop voor het bereiken van wat het lichaam niet kan doen: herstellen gebroken harten. Ingenieurs en artsen aan de Universiteit van Washington hebben opgebouwd een steiger die de groei en de integratie van stamcellen afgeleide hartspiercellen ondersteunt. Een beschrijving van de steiger, die de groei van hartcellen ondersteunt in het lab en stimuleert de groei van bloedvaten in levende dieren, wordt deze week gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences.
"Vandaag de dag, als je een hartaanval is er niets dat de artsen kan doen om de schade te herstellen," aldus hoofdauteur Buddy Ratner, een UW professor biotechnologie. "Je bent in wezen, veroordeeld tot een afdaling glijbaan, het ontwikkelen van congestief hartfalen die sterk verkort je levensduur.
"Je lichaam kan zelf geen nieuwe hartcellen, maar wat als we kunnen belangrijke nieuwe cellen leveren in dat beschadigde deel van het hart?"
Ratner en zijn collega's bouwden een kleine buisvormige poreuze steiger die ondersteunt en stabiliseert de kwetsbare hartcellen en kan worden geïnjecteerd in een beschadigd hart, waar het zal cel groei te bevorderen en uiteindelijk weg te ontbinden. De nieuwe steiger ondersteunt niet alleen de hartspier groei, maar mogelijk versnelt het lichaam in staat om zuurstof en voedingsstoffen te leveren aan het getransplanteerde weefsel. Uiteindelijk is het de bedoeling dat de artsen zouden zaad het schavot met stamcellen van de patiënt of van een donor, dan is het implanteren wanneer de patiënt wordt behandeld voor een hartinfarct, voordat littekenweefsel is gevormd.
Andere hart steigers of weefsel plekken die momenteel worden ontwikkeld combineren hartspiercellen en twee andere typen cellen die nodig zijn om kick-start de groei van bloedvaten en bindweefsel. Voorbereiden van elk type van cellen is een enorme hoeveelheid werk, dus een steiger die slechts een type cel, zoals deze vereist is, zou volgens hem veel goedkoper en gemakkelijker te gebruiken.
Ratner de steiger een flexibel polymeer met onderling verbonden poriën van dezelfde grootte. Deze ook kanalen cardiale cellen voorkeur samensmelten ontvangen in lange ketens. Onderzoekers voor het eerst geverifieerd ontwerp met behulp van kip embryonale hartcellen, en bevestigde dat het schavot zou kunnen hartweefsel groei te ondersteunen in concentraties die vergelijkbaar zijn met die in het leven hartweefsel.
Vervolgens gezaaid het schavot met hartspiercellen, afkomstig van menselijke embryonale stamcellen. Deze cellen overleefden en verzameld in de kanalen. Vijf dagen, de hartspier cellen vermenigvuldigd sneller de steiger milieu dan andere celtypes en kunnen overleven tot 300 micrometer (ongeveer de diameter van vier menselijke haren) van de steiger rand - een belangrijk indien de steiger te integreren met het lichaam.
De cellen uitgedrukt twee eiwitten geassocieerd met samentrekken van de spieren en zou kunnen teruglopen met voldoende kracht om het schavot vervormen.
Onderzoekers hebben ook geïmplanteerd een kale steiger in het hart van een levende rat naar het schavot van de biocompatibiliteit te verifiëren. Resultaten toonden aan dat na vier weken het hart had het vreemde lichaam geaccepteerd en nieuwe bloedvaten waren doorgedrongen tot het schavot.
Waarom bloedvaten binnen te dringen zo goed is onbekend. Een hypothese omvat de macrofaag een cel in het immuunsysteem, en de grootte van de poriën, die lijkt kritisch. De macrofagen eerste aanval het vreemde lichaam als een indringer en proberen om het te verteren. Ze gaan de poriën binnendringen en worden zelf gevangen. Op dit punt de macrofaag lijkt over te schakelen van de attack mode om zijn helende functie. Het team onderzoekt nu de bloedvatvorming.
Hart weefsels hebben een rijke bloedtoevoer, en dat is al een van de beperkende factoren voor hart-en vaatziekten reparatie tissue engineering, zei co-auteur Chuck Murry, hoogleraar pathologie en biotechnologie.
"Het eerste dat getransplanteerde hart cellen hoeft te doen is overleven. En als je de overgang ze uit een cultuur schotel aan het lichaam, in eerste instantie ze hebben geen bloedtoevoer. Dus we moeten op de host bloedtoevoer te bevorderen zo snel mogelijk, "zei Murry.
"We zijn erg optimistisch dat deze steiger zal helpen om de spiercellen in leven na de implantatie en zal de overgang hen samen te werken hartspieren te helpen," zei Murry.
De steiger is gemaakt van een gelei-achtige hydrogel materiaal ontwikkeld door eerste auteur, OW doctoraal student bio-ingenieur Lauran Madden. Een naald wordt gebruikt om de kleine (derde van een millimeter breed en 4 millimeter lang) implanteren steiger staven in de hartspier. Maar de steiger kan de groei van grotere massa's van hartweefsel te ondersteunen, Madden gezegd.
De volgende fase zal het aanpassen van de steiger degradatie tijd, zodat het schavot degradeert in hetzelfde tempo dat de cardiale cellen prolifereren en die de bloedvaten en ondersteuning vezels groeien in, en dan een cel-beladen steiger in een beschadigd hart te implanteren.
"Wat we nu hebben is echt een goed systeem gaan in de schotel, en we werken om de overgang naar in het lichaam," Madden zegt.
Klop Biotherapeutics, een Seattle opstarten mede opgericht door Ratner, Murry en co-auteur Michael Laflamme, een UW assistent-professor in de pathologie, is van plan om een licentie van de technologie om te helpen brengen aan patiënten.
Co-auteurs zijn Eric Sussman, Janet Cuy en Kip Hauch in UW biotechnologie, Sarah Dupras en James Fugate in UW pathologie, en Derek Mortisen, een UW chemisch ingenieur.
Tags: een gebroken hart , Scaffold
