Исследователи из Медицинской школы Университета Джона Хопкинса и Медицинского исследовательского института Сэнфорд-Бернем в Калифорнии создали лабораторную модель клеток унаследованного сердца, известную как аритмогенная дисплазия правого желудочка / кардиомиопатия (АРВД / С). Модель была сделана путем трансформации клеток кожи у двух пациентов с АРВД / С в клетки сердца с использованием технологии стволовых клеток. Исследователи смогли в первый раз уговорить клетки созреть, чтобы они имитировали заболевание ARVD / C, которое поражает во взрослую жизнь.
Статья, описывающая исследование, и его потенциал для содействия разработке новых методов лечения болезни, публикуется онлайн 27 января 2013 года Nature.
«В настоящее время нет лечения, чтобы предотвратить прогрессирование ARVD / C, что является редким наследственным расстройством, которое может вызвать внезапную сердечную смерть, особенно среди молодых спортсменов. С этой новой моделью мы надеемся, что теперь мы находимся на пути к разработке лучших методов лечения этой опасной для жизни болезни », – говорит Дэниел Джадж, доктор медицинских наук, доцент и медицинский директор Центра по наследственным заболеваниям сердца в Школе Университета Джона Хопкинса Медицина и соавтор исследования.
Большинство людей с АРВД / С не знают, что у них это есть, пока они не испытывают симптомы как молодые люди, включая аномалию сердечного ритма, сердечную недостаточность или даже внезапную остановку сердца из-за аритмий, вызванных увеличенным и ослабленным правым желудочком. Современные методы лечения включают лекарственные препараты, такие как бета-блокаторы, которые используются для лечения других сердечных заболеваний, а также имплантируемые сердечные дефибрилляторы, чтобы отравить сердце в нормальном ритме. Пациентам предлагается не заниматься строгой, конкурентоспособной спортивной деятельностью, потому что болезнь вызывает жирные рубцы в сердце, которые усугубляются физическими упражнениями.
«Трудно продемонстрировать, что модель« болезнь-в-блюде »клинически важна для болезни взрослого человека. Но мы сделали ключевой вывод здесь – мы можем повторить дефекты этой болезни только тогда, когда мы вызываем взрослый метаболизм. Это важный прорыв, учитывая, что симптомы АРВД / С обычно не возникают до молодой взрослой жизни. Тем не менее, стволовые клетки, с которыми мы работаем, являются эмбриональными по своей природе », – говорит Хьюи-Шен Винсент Чен, доктор философии, доктор философии, доцент в Sanford-Burnham и старший автор исследования.
Чтобы воссоздать клетки сердца ARVD / C в лаборатории, исследовательская группа впервые получила образцы кожи у пациентов с АРВД / С в Johns Hopkins, где проживает один из крупнейших реестров пациентов ARVD / C в мире. Они добавили генетические материалы для взрослых клеток кожи, чтобы набрать часы развития, производя эмбриональные индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSC), которые способны развиваться в клетки любого типа. Затем исследователи уговорили iPSCs создать неограниченное количество сердечно-сосудистых клеток, специфичных для пациента. Эти сердечные клетки были в основном эмбриональными по своей природе, но носили генетические мутации первоначального пациента.
Почти год, независимо от того, что они пробовали, команда не могла получить свои сердечные мышцы ARVD / C, чтобы показать какие-либо признаки болезни. Без этих признаков эти молодые мышечные клетки не имели значения для изучения заболевания или тестирования новых терапевтических препаратов.
Однако с дальнейшим исследованием команда обнаружила, что тип энергии, используемой клетками, является ключом к индукции признаков АРВД / С, взрослого заболевания, в их эмбриональноподобных клетках. В клетках сердечной мышцы человека используется глюкоза (сахар) в качестве основного источника энергии. Напротив, взрослые клетки сердечной мышцы предпочитают использовать жир для производства энергии. Таким образом, команда Чена применила несколько химических коктейлей, чтобы вызвать этот сдвиг к метаболизму взрослых в своей модели, и обнаружил, что нарушение обмена веществ лежит в основе болезни ARVD / C.
Команда Чена в конечном итоге выследила последний фрагмент головоломки, чтобы сделать клетки сердечной мышцы, характерные для пациента, такими же, как больные клетки сердца ARVD / C: аномальная переактивация белка под названием PPAR, критический элемент регулирования организма жирных кислот и метаболизма глюкозы , С недавно созданной моделью они не только реплицировали поврежденные клетки ARVD / C в блюдо, но также смогли протестировать новые потенциальные мишени для лечения болезни.
«Эта уникальная модель ARVD / C не только помогла нам лучше понять, как развивается болезнь, мы использовали ее, чтобы блокировать два пути развития заболевших клеток, предотвращая прогрессирование заболевания. Теперь мы можем изучить эти пути, чтобы создать эффективные методы лечения АРВД / С », – говорит судья.