В конце ноября специалисты Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е. Н. Мешалкина Минздрава России впервые в мире зарегистрировали функционирование искусственно созданных клеток — водителей ритма, имплантированных в сердце свиньи.
В сердце каждого человека располагаются клетки — водители ритма. Эти клетки выступают в роли естественных генераторов электрических импульсов, определяющих частоту и ритм сердечных сокращений, обеспечивая согласованное функционирование всех отделов сердца. К сожалению, не всегда и не у всех эти клетки функционируют корректно, что приводит к развитию хронической сердечной недостаточности, постепенно прогрессирующей, что может привести к инвалидности и преждевременной смерти. При подобных нарушениях сердечного ритма (аритмиях) пациенту под кожу в области ключицы устанавливают электрокардиостимулятор (искусственный водитель ритма — ИВР). Он генерирует электрические импульсы, заставляя сердце сокращаться в заданном ритме.
Каждый год около миллиона людей по всему миру нуждаются в ИВР. Однако у этих устройств существуют значительные недостатки. Во-первых, кардиостимулятор представляет собой металлический контейнер размером 3×5 сантиметров и весом до 45 граммов, что может вызывать дискомфорт у пациента после имплантации. Во-вторых, срок службы батареи и электродов, прикрепленных к сердцу, составляет в среднем 8–10 лет. В-третьих, могут возникнуть осложнения как во время операции, так и после. А у маленьких и пожилых людей с хроническими заболеваниями операция может оказаться противопоказанной.
На сегодняшний день многие лаборатории мира работают над созданием природного кардиостимулятора — водителя ритма сердца биологического происхождения. В таком случае вместо электронного устройства пациенту будут имплантированы биологические клетки, выращенные из его собственных клеток.
Аритмологи Центра Мешалкина занимаются этой работой с 2017 года, в 2022 году они провели пробные эксперименты, а год назад вместе с биоинженерами из Московского физико-технического института были проведены первые в России успешные эксперименты. Тогда удалось вызвать электрический импульс в сердце свиньи с помощью имплантации специально выращенных клеток — водителей ритма. Однако, как уточнил заместитель генерального директора НМИЦ по научной работе Александр Романов, подтвердить функционирование имплантированных клеток ученые смогли лишь по косвенным признакам.
В этом году в рамках гранта Российского научного фонда мультидисциплинарная группа ученых под руководством члена-корреспондента РАН Александра Романова продолжила работу. Им удалось создать трехмерные изображения сердца животного и соединить эти данные с данными дооперационной компьютерной томографии. В итоге был точно зафиксирован участок сердечной мышцы с имплантированными клетками и описаны особенности их функционирования. Такого в мире еще никто не делал, утверждают ученые.
«Полученные данные — прорыв в научной работе по данной тематике», — отметил Александр Романов.
На данный момент многие лаборатории мира сосредоточены на разработке природного кардиостимулятора биологического происхождения.
«Это подтверждено данными, полученными непосредственно с внутрисердечного катетера», — прокомментировал эксперимент хирург-аритмолог НМИЦ им. Мешалкина Виталий Шабанов.
Научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, студент второго курса магистратуры Виталий Джабраилов сообщил, что для эксперимента из Москвы были доставлены пластины с выращенными клетками, которые были установлены на сердечную мышцу экспериментального животного.
«Клетки — водители ритма были созданы из стволовых клеток человека (для этого достаточно 20 миллилитров крови), — объяснил Виталий Джабраилов. — Мы стараемся избегать зарубежных материалов, и впервые для выращивания клеток использовалась российская питательная среда».
Эксперимент проходит в несколько этапов. На одном из них в течение месяца с помощью кардиомониторов ученые будут следить за животными, которым пересадили клетки человека. После этого они смогут сделать выводы об их «выживаемости» на сердце.
«Если мы докажем, что пластина с клетками функционирует достаточно долго, то перейдем к следующей задаче — созданию суспензии с необходимыми клетками, которую можно будет вводить через сосуды в определенной области сердца. Таким образом мы сможем избежать необходимости проводить операцию», — подытожил Александр Романов.
Кстати
В качестве животных моделей в проведенных экспериментах были использованы карликовые свиньи (минипиги) породы минисибс селекции Института цитологии и генетики СО РАН. Габариты и анатомическое строение их сердца схожи с человеческим, а электрическая система практически полностью копирует сердце человека.
В подготовке к эксперименту принимала участие лаборатория ядерной и инновационной медицины Физического факультета Новосибирского госуниверситета, где впервые в Сибири провели КТ-исследование на минипигах и получили высококачественное трехмерное изображение срезов сердца исследуемых животных. Для этого использовался единственный за Уралом компьютерный томограф, лицензированный для научной работы с животными.
Фото: hi-tech.mail.ru