P1060367

MIKROKAPSUŁKI mogą zostać wprowadzone do podłoża poprzez rozprowadzenie ich w roztworze alginianu przed zamrożeniem. Stopniowo uwalniając czynniki wzrostu, przyśpieszają formowanie się naczyń krwionośnych, a dzięki średnicy zaledwie 3 pm nie wchodzą im w drogę.

ża bezpośrednio w miejscach zawału. Następnie zamknęliśmy chirurgiczne nacięcie i czekaliśmy.

Po dwóch miesiącach odsłoniliśmy serca szczurów ponownie. Byliśmy ogromnie zaskoczeni, widząc obfity wzrost nowych naczyń krwionośnych ze zdrowej tkanki serca w głąb implan-towanego przeszczepu [ilustracja na poprzedniej stronie]. Przeszczepione fragmenty skonstruowanej tkanki dobrze wbudowały się w bliznę, a podłoże z alginianu zaczęło się rozpuszczać i było zastępowane przez rozwijającą się naturalną substancję zewnątrzkomórkową. Zarodkowe komórki mięśnia sercowego przekształciły się w dojrzałe włókna mięśniowe, a część z nich ułożyła się równolegle względem siebie, tak jak to robią włókna w zdrowym sercu. Połączenia mechaniczne i synapsy elektryczne, niezbędne do kurczenia się i przewodzenia impulsów nerwowych, również były obecne pomiędzy włóknami.

Przed dokonaniem przeszczepów zmierzyliśmy za pomocą echokardiografii wydolność szczurzych serc. To samo zrobiliśmy również w grupie kontrolnej: szczurów z zawałem, które miały przejść transplantację pozorowaną - operację bez wszczepienia tkanki. Dwa miesiące później znowu badaliśmy wszystkie szczury echokardiografem. W grupie kontrolnej obserwowaliśmy typowy scenariusz degeneracji serca: znaczne poszerzenie lewej komory i istotny spadek wydolności narządu. Wyniki grupy, która otrzymała przeszczep, były odmienne: rozmiar lewej komory, grubość jej ścian i wydolność były mniej więcej takie same, jak zaraz po zawale,

Osiągnęliśmy wstępny cel naszych badań - ochronę serca uszkodzonego w czasie zawału i powstrzymanie dalszej degeneracji, która prowadzi do jego niewydolności. Jednak wiele pytań pozostało bez odpowiedzi. Mechanizm, dzięki któremu ten rodzaj terapii chroni mięsień sercowy, jest nadal niejasny, ponieważ przeszczepiony fragment tkanki nie bierze udziału w skurczach serca. Wydaje się, że przez ograniczenie dalszego powiększania się zawału i pogrubienie ściany serca w miejscu uszkodzenia (wynikające ze wstawienia nowej tkanki) przeszczep mógł zapobiec typowej przebudowie komory.

Wierzymy, że wrastanie nowych naczyń krwionośnych w obszar zawału również istotnie spowalnia proces zwyrodnienia tkanki mięśniowej. Nowe naczynia krwionośne najlepiej i najliczniej rozwijały się w przeszczepach zasiedlonych komórkami. Jednak ku naszemu zdziwieniu również podłoża bez komórek umożliwiały wzrost naczyń krwionośnych w obszarze zawału. Być może podłoże alginianowe jest dla nowych naczyń po prostu dobrą mechaniczną podporą. Podejrzewamy również, że materiał podłoża może sprzyjać rekrutacji komórek macierzystych, które uczestniczą w regeneracji tkanki, jako że chemiczna struktura alginianu jest podobna do struktury siarczanu heparanu, ważnego wielocukru występującego w naturalnej macierzy zewnątrzkomórkowęj. Aby sprawdzić to założenie, spróbowaliśmy niedawno wstrzyknąć hydrożel alginianu bezpośrednio w strefę zawału serca szczura. Alginian nawet w postaci hydrożelu ochronił strukturę i funkcję komory, prawdopodobnie stanowiąc substytut macierzy zewnątrz-komórkowej i w ten sposób wspomagając angiogenezę.

Oczywiście, podobnie jak inni badacze tej dziedziny, poszukujemy również źródeł komórek serca do przeszczepiania człowiekowi. Dojrzałe komórki serca człowieka nie wchodzą w grę, ponieważ się nie dzielą. Do komórek, które mogłyby stać się kardiomiocytami należą zarodkowe komórki macierzyste i komórki macierzyste ze szpiku kostnego lub z krwi pępowinowej. Jednak wszystkie komórki pochodzące od innych dawców rozpoznane zostałyby przez układ odpornościowy pacjenta jako obce i wymagały zastosowania leków immuno-supresyjnych. Najlepszym sposobem uniknięcia odrzucenia przeszczepu byłby przeszczep komórek własnych (autologicz-nych). Mogłyby nimi być komórki macierzyste i komórki pre-kursorowe pochodzące ze szpiku kostnego, mięśni lub tkanki tłuszczowej oraz zarodkowe komórki macierzyste uzyskane przez tzw. klonowanie terapeutyczne. Być może uda się także wyizolować lokalne komórki macierzyste z serca.

Drogi odbudowy

podłoża alginianowe, jak wskazują wyniki naszej pracy, mogą być na wiele sposobów stosowane do ochrony i regeneracji ludzkiego serca uszkodzonego przez zawał. Jesteśmy przekonani, że za trzy lata będziemy gotowi do testowania niezasiedlonego komórkami podłoża alginianowego u ludzi, którzy przebyli zawał serca. Nasze ostatnie eksperymenty na świniach potwierdziły to, co zaobserwowaliśmy u szczurów: podłoże alginianowe niezawierające komórek samo z siebie wydaje się zapobiegać powiększaniu się zawału i przebudowie ściany komory. Mogłoby więc być szczególnie przydatne do zapobiegania rozwojowi niewydolności serca od samego początku u pacjentów, których serca nie przeszły jeszcze znacznej przebudowy,

Zaobserwowana zdolność alginianu do pobudzania angio-genezy skłania do prób zwiększenia przeżywalności przeszczepianych komórek przez implantowanie samego podłoża, odczekanie na jego unaczynienie, a następnie zasiedlenie go komórkami. Próbowaliśmy już takiej metody formowania tkanki in vivo u szczurów i wyniki były obiecujące. Unaczynienie podłoża udało nam się zwiększyć jeszcze bardziej, kiedy w podłoże wprowadziliśmy mikrokapsulki zawierające powoli uwalniane czynniki wzrostu [ilustracja powyżej]. Niestety, okazało się, że wcześniejsze unaczynienie podłoża zmniejsza przestrzeń dostępną dla przeszczepianych komórek.

ANAT PEfc£lS I SMADfiR COHEN Uniwersytet Ben Guriona

30 ŚWIAT NAUKI GRUDZIEŃ 2004