Jeden gen konvertuje bunky srdce do biologického kardiostimulátoru

Prinesením desetileté snahy najít biologický zpusob, jak napravit nepravidelnost a selhání srdecního tepu, se tým v USA podarilo premenit bezné bunky srdce na bunky kardiostimulátoru vlozením jediného genu.
V príspevku zverejneném online pred tiskem v Prírodní biotechnologie 16. prosince výzkumníci z Cedars-Sinai Heart Institute v Los Angeles v Kalifornii popisují, jak virus pouzili k injekci jediného genu (Tbx18) do bunek srdecního svalu, aby je preprogramovali tak, aby se stali presnými replikami vysoce specializovaných kardiostimulátorových bunek .
Senior autor Hee Cheol Cho, vedecký pracovník výzkumu srdce, ríká ve svém prohlásení:
"Prestoze jsme my a ostatní vytvorili dríve primitivní biologická kardiostimulátory, tato studie je první, která ukazuje, ze jediný gen muze rídit konverzi bunek srdecního svalu na skutecné bunky kardiostimulátoru."
"Nové bunky generovaly elektrické impulsy spontánne a byly nerozlísitelné od prirozených bunek kardiostimulátoru," dodává.

Kardiostimulátorové bunky

Srdce je jemne naladený nástroj, který pumpuje krev kolem tela v regulovaném rytmu nebo rytmu. Kardiostimulátory nebo sinoatriální uzly (SAN) jsou specializované bunky, které vytvárejí a vysílají vysoce usporádané elektrické pulsy do bunek srdecního svalu, aby je rytmicky kontrahovaly.
Elektronický signál, který produkují, je známý jako sinusový rytmus a muze být zaznamenán pomocí elektrokardiogramu (EKG).
Srdce obsahuje 10 miliard bunek, ale méne nez 10 000 z nich jsou bunky kardiostimulátoru.
Správný a zdravý sinusový rytmus zajistuje, ze dve horní a dve dolní komory srdce se v pravý cas presouvají, aby se zajistila hladká cerpání krve, posílení krve bohaté na kyslík do tela a privedení kyslíkove hladovející krve zpet k doplnení v plicích.
Sínový rytmus zacíná v sinoatriálním uzlu (SAN) pravé horní komory srdce, kde jsou kazetové bunky shlukovány.
Kdyz bunky kardiostimulátoru selhávají, srdce cerpadlo nepravidelne a casto je jedinou mozností prezití je mít elektronický kardiostimulátor nainstalován, ale to muze být realisticky jen pro pacienty zdravé dost chirurgicky podstoupit.

Od bunky srdce po kardiostimulátor pomocí jediného genu

Výzkumníci Cedars-Sinai pouzili virus, který byl navrzen tak, aby vlozil jeden gen, gen Tbx18, do kardiomyocytu (bunky srdce), aby je premenil na bunky kardiostimulátoru.
Tbx18 hraje dulezitou roli ve vývoji bunek kardiostimulátoru v embryu.
Jeden preprogramovaný, nove vytvorené bunky kardiostimulátoru, nazývané "indukované SAN bunky" nebo bunky iSAN, mely vsechny znaky prirozených kardiostimulátoru a zachovaly své vlastnosti podobné SAN i poté, co se úcinky gelu Tbx18 opotrebovaly.
Tým testoval vlastnosti jak v bunecných kulturách (in vitro) a u zivých morcat (in vivo).

Proc je tato studie odlisná

Predchozí studie se podarilo vytvorit bunky kardiostimulátoru z bunek srdecního svalu a vytvorily bunky kardiostimulátoru, které dokázou porazit samy. Modifikované bunky vsak byly blíze k bunkám srdecního svalu nez nativní bunky kardiostimulátoru.
Jiní se pokouseli pomocí embryonálních kmenových bunek vytvorit bunky kardiostimulátoru. Tento prístup vsak prinásí riziko vzniku rakovinných bunek: pretrvávající nebezpecí pouzití embryonálních kmenových bunek.
Cho a kolegové vypadají, ze se temto prekázkám vyhnuli s úzasnou jednoduchostí: vlozením jediného genu prímo do bunek srdecního svalu, které produkovaly bunky kardiostimulátoru, které se velmi podobají na bunky srdecního svalu, které se velmi podobají na bunky srdecního svalu a které jsou bez rizika rakoviny.

10 let práce - dosud nedokonceno

Studie je "vyvrcholením desetileté práce v nasí laboratori na vybudování biologického kardiostimulátoru jako alternativy k elektronickým stimulacním prístrojum", ríká spoluautor Eduardo Marbán, reditel Cedars-Sinai Heart Institute a profesor rodiny Mark S. Siegel .
Marbán je také prukopníkem výzkumu srdecních kmenových bunek a dríve v roce 2012 on a jeho tým zverejnili výsledky klinického hodnocení, kde opravili poskození srdecními infarkty pomocí vlastních kmenových bunek pacientu, aby obnovili zdravý srdecní sval.
Vedci navrhují, pokud dalsí studie potvrdí jejich prístup mohla by být vyvinuta terapie, pri které se Tbx18 injektuje prímo do srdce pacienta, nebo se v laboratori vytvorí bunky kardiostimulátoru a pak je presunou do srdce pacienta.
Lécba zalozená na této metode je vsak jeste daleko, protoze dalsí studie prokazující bezpecnost a úcinnost by byly zapotrebí také predtím, nez by bylo mozné zvázit klinické studie u cloveka.
Spolecnost American Heart Association nedávno získala prestizní ocenení za mladé vysetrovatele, cenu za základní výzkumnou cenu Ludvíka N. a Arnolda M. Katze, Choovi za práci na technologii biologického kardiostimulátoru.
Prostredky od Cedars-Sinai rady guvernéru Centrum srdecních bunek srdce, spolecnost srdce rytmus, srdce a mrtvice nadace Kanady, americká srdecní asociace, národní srdce, plicní a krevní ústav a Mark S. Siegel profesor rodiny, pomohla financovat studii.
Napsal Catharine Paddock PhD