Человеческое сердце подлатали мышечными латками

Фрагменты сердечной мышцы, выращенные из стволовых клеток, должны помочь пациенту продержаться до пересадки сердца.

В общих чертах клеточная терапия выглядит просто: стволовые клетки, растущие в лабораторной культуре, программируют на то, чтобы они стали специализированными, то есть превратились в клетки определённого типа – например, в мышечные, или эпителиальные, или в какие-нибудь ещё. Дальше эти клетки пересаживают в больной орган, где они замещают погибшую ткань. Но это именно что в общих чертах; на практике возникает множество трудностей. Во-первых, если использовать настоящие эмбриональные стволовые клетки, то они неизбежно будут чужими для иммунитета того, кому их пересадят, а значит, он их попытается истребить. Решением здесь стали так называемые индуцированные стволовые клетки: их получают из «взрослых» специализированных клеток, которых с помощью молекулярного трюка заставляют вспомнить «детство», то есть вернуться в эмбриональное стволовое состояние, когда они были готовы стать кем угодно; и вот уже из такого индуцированного стволового состояния их развитие направляют в нужную сторону. Исходные клетки тут принадлежат тому же индивидууму, которому их потом пересаживают обратно после всех превращений, и потому иммунитет против них ничего не имеет.

Другая проблема состоит в том, что стволовые клетки – и те специализированные клетки, которые из них получились – могут вдруг переродиться в злокачественные. Эту вероятность стараются уменьшить до нуля разными биотехнологическими трюками. Наконец, очень важно, чтобы та ткань, которая образуется из стволовых клеток, получилась такой же, как её окружение. Например, если попытаться лечить таким способом больное сердце, то новые мышечные клетки должны реагировать на электрические импульсы так же, как остальные мышечные клетки; они все должны согласованно сокращаться и расслабляться. Но адекватно совместить пересаживаемые клетки (или готовые мышечные заплатки) с остальной сердечной мышцей довольно долго не удавалось – сердечный ритм расстраивался, становился нерегулярным. Во многом так происходило оттого, что новые клетки плохо слышали друг друга, им не хватало взаимных контактов и взаимной синхронизации.

Преодолеть эту трудность удалось сотрудникам Германского сердечно- сосудистого центра. Из индуцированных стволовых клеток, взятых у макак резуса, они выращивали фрагменты сердечной мышцы, в которых, кроме мышечных клеток, были элементы соединительной ткани. Мышечные клетки в пересаживаемой ткани демонстрировали хорошую взаимосвязанность и синхронную работу. (Нужно уточнить, что пересаживали не полностью готовые мышечные клетки, а их предшественников, которым, впрочем, до зрелых мышечных клеток оставалось уже не так много.) Выращенные тканевые заплатки пересаживали шести макакам с сердечной недостаточностью: три обезьяны получили по две мышечные заплатки, другие три – по пять заплаток. Кусочки ткани пересаживали не вглубь, а на поверхность сердечной мышцы, чтобы меньше тревожить её саму. Клеточный материал для получения индуцированных стволовых клеток брали не у тех же макак, которым потом всё пересаживали, а у других, так что макакам после пересадки давали иммуносупрессорные препараты, чтобы подавить возможное иммунное отторжение.

Ни у одной из обезьян не возникло ни опухолей, ни аритмии – по крайней мере, спустя полгода после операции. Более того, у трёх из них на 10% увеличился объём крови, прокачиваемой через сердце, а у тех макак, которым пересаживали пять мышечных латок, стенка сердечной мышцы в целом стала толще на 6 мм. И то, и другое говорит о том, что пересадка пошла на пользу всему сердцу (напомним, что обезьяны были с сердечной недостаточностью, и сердце у них работало плохо).

После этого исследователи решились на клинический эксперимент. Добровольцем стала женщина сорока шести лет, которая в 2016 году перенесла сильный сердечный приступ и с тех пор жила с усиливающейся сердечной недостаточностью. На сердце ей пересадили десять мышечных латок, размером 4 см на 9 см и насчитывающих в общей сложности порядка 400 млн клеток. Три месяца спустя состояние пациентки оставалось вполне стабильным. Пересаженные клетки дозрели до окончательного состояния и нашли общий язык с остальным сердцем, даже более того – в сердечные заплатки проросли кровеносные сосуды. Пока что главная задача – оценить безопасность такой операции, и тремя месяцами здесь всё не ограничится, за пациенткой продолжают наблюдать. Возможно, что её сердцу станет лучше, но вообще подобные заплатки предлагают использовать как поддержку, чтобы человеку не стало хуже, пока ищут подходящего донора для пересадки всего сердца. Найти такого донора очень непросто, сердце больного может просто не дождаться, и мышечные заплатки из стволовых клеток будут тут очень кстати.

Результаты исследований опубликованы в Nature.