Согласно новому исследованию , опубликованному в журнале JACC: Basic to Translational Science , инъекционный гидрогель может смягчить повреждение правого желудочка сердца при хронической перегрузке давлением .
Исследование, проведенное исследовательской группой из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Технологического института Джорджии и Университета Эмори, проводилось на грызунах. В 2019 году в ходе одобренного FDA исследования фазы I на людях, перенесших сердечный приступ, было показано, что этот же гидрогель безопасен для людей .
В результате нового доклинического исследования FDA одобрило заявку на новый препарат для исследователей Технологического института Эмори и Джорджии, чтобы начать клинические испытания гидрогеля на педиатрических пациентах в ближайшие месяцы, как только будут получены одобрения учреждений.
В этом случае инъекционный гидрогель предназначен для детей, рожденных с заболеванием, при котором у них недоразвитый и нефункционирующий левый желудочек. Заболевание, известное как синдром гипоплазии левых отделов сердца, составляет менее 4% врожденных пороков сердца. Но на его долю приходится 40% смертей, связанных с пороками сердца у новорожденных. У пациентов с этим расстройством выживаемость составляет 35%.
Текущие методы лечения состоят из серии из трех операций на открытом сердце, все до 5-го года жизни пациента, которые перенаправляют снабжение кислородом крови в правый желудочек. Пациенты детского возраста, которые доживают до детского возраста после операции, также получают лекарства и физиотерапию, а также специальную диету. Но эта паллиативная операция обходится дорого.
В здоровом сердце работа правого желудочка заключается в перекачке крови в легкие; работа, которая влечет за собой работу с кровью при более низком давлении и меньшем объеме. Когда правый желудочек вынужден перекачивать кровь по всему телу, у него развивается ряд неадаптивных особенностей, в том числе чрезмерно большие мышцы и рубцевание. В конце концов, правый желудочек начинает отказывать, и пациентам потребуется пересадка сердца.
«Насколько нам известно, это первый случай, когда инъекционная терапия биоматериалами была оценена как средство смягчения правожелудочковой сердечной недостаточности», — сказал Джервон Д. Хантер, первый автор статьи, родом из Порт-Гибсона, штат Массачусетс, и получивший докторскую степень. .Д. на факультете биоинженерии Шу Чиен-Джин Лэй в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
В исследовании на грызунах инъекция гидрогеля в правый желудочек улучшила функцию и позволила сердцу переносить повышенное кровяное давление и объем. Лечение также замедлило скорость рубцевания тканей и неадаптивного роста мышц. Есть надежда, что инъекция гидрогеля увеличит время работы сердца пациента.
«Это не лекарство, но наша цель — продлить жизнь пациента», — сказала Карен Кристман, профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор-корреспондент статьи.
Лечение также может значительно улучшить качество жизни пациентов, способствуя улучшению когнитивных функций и росту.
«Они, возможно, смогут подождать, пока их не включат в список трансплантатов сердца для взрослых », — сказал Майкл Э. Дэвис, один из старших авторов статьи и директор Центра исследований и результатов лечения детей (HeRO) в Детском здравоохранении Атланты и США. Профессор биомедицинской инженерии Технологического института Джорджии и медицинского факультета Университета Эмори.
Гидрогель изготовлен из сердечного внеклеточного матрикса, который очищается от клеточного содержимого в процессе очистки; высушен и измельчен в порошок; а затем сжижается в жидкость, которую можно легко ввести в сердце. Как только температура тела и уровень pH достигаются, жидкость превращается в полутвердый пористый гель, который стимулирует собственные клетки пациента заселять участки поврежденной сердечной ткани и улучшать работу сердца.
Крупным планом соединительная ткань сердца, из которой получен гидрогель. Фото: Дэвид Байо/Калифорнийский университет в Сан-Диего.
Положительные результаты
Доклинически эффект от лечения впервые был замечен через две недели после инъекции. Исследователи из лаборатории Кристмана приготовили гидрогель из тканей правого и левого желудочков сердца свиньи. Интересно, что ткани на каждой стороне сердца сильно различаются.
Гидрогели с обеих сторон сердца улучшили систолическую функцию – способность сердца перекачивать кровь. Они также уменьшали рост сердечной мышцы и вызывали страх, одновременно стимулируя образование и рост артериол. Но в целом гидрогель, полученный из ткани левого желудочка, оказался более эффективным. Вероятно, это связано с тем, что гидрогель, полученный из ткани правого желудочка , богаче коллагеном 1 типа, что могло привести к усилению воспалительной реакции, наблюдаемой в группе, получавшей гидрогель RV.
Инъецированный гидрогель также повлиял на экспрессию генов , в частности на пути, связанные с восстановлением сердца, включая развитие системы кровообращения, мышечной структуры и сосудистой сети, а также на регуляцию иммунного ответа и клеточного ответа на кислородсодержащие соединения.
Затем Children's Healthcare of Atlanta, детская больница, сотрудничающая с Технологическим институтом Джорджии и Эмори, начнет набор сотрудников для клинического исследования по изучению эффективности лечения у новорожденных с синдромом гипоплазии левых отделов сердца.
