Чудеса российской биомедицины в области кардиологии

Инновации в российской биомедицинеПривычная медицина меняется. Традиционные рамки её возможностей расширяются.

Развитие генно-инженерных, клеточных, тканевых технологий переводит медицину на новый высокотехнологичный уровень.

Последние научные кардиологические конгрессы и медицинские издания показали основные направления в биомедицине, поддерживаемые грантами Российской академии наук, Научного фонда: восстановление нормальной ДНК, создание тканеинженерных протезов и разный подход для заселения их стенок активными клетками, использование клеток костного мозга для укрепления сердечной ткани, регенерация миокарда.

Содержание статьи:[Скрыть]

data-ad-format="link">

Терапевтический ангиогенез

Терапия сердечно–сосудистой патологии направлена на обеспечение свободного протекания крови в ткани, подвергшейся ишемическому поражению, что вызывает риск инфаркта. Достижения сосудистой хирургии неприменимы у пациентов с многочисленными сопутствующими патологиями. Консервативное лечение не помогает таким тяжёлым больным.

Альтернатива – терапевтический ангиогенез. Это стимуляция роста новых сосудов в зоне ишемии путём введения рекомбинантных ангиогенных факторов роста.

Один из видов метода ангиогенеза - опухлевойОдин из видов метода ангиогенеза - опухлевой

Процесс основан на данных, полученных при изучении основных механизмов роста и образования новых кровеносных сосудов у новорожденного ребенка:

  • Васкулогенезеза – дифференцировки ангиобластов (предшественников эндотелиальных клеток) у эмбрионов в кровяных островках;
  • Ангиогенеза – формирования новых кровеносных сосудов из уже существующих, путём прорастания и перемещения эндотелиальных клеток;
  • Артериогенеза – трансформации мелких артериол в ткани, идентичные для артерий.

Все три процесса запускаются ангиогенным фактором роста и рядом молекул, активированных гипоксией (недостатком кислорода), увеличением напряжения сдвига (сила, стремящаяся вызвать деформацию вещества путём сдвига вдоль плоскости). В кардиологии решили использовать эти элементы запуска для формирования новой ткани на месте повреждённого сосуда.

Терапия ишемии сосудов путём ангиогенеза

Институт стволовых клеток человека получил патент на первый в России препарат, содержащий плазмидную дезоксирибонуклеиновую сверхскрученную кислоту. В неё закодирован фактор роста эндотелиальных сосудов.

Вещество доставляют с помощью инъекции в очаг поражения сосуда. Лекарство не встраивается в ДНК, а лишь запускает эндогенный процесс по формированию новой ткани сосуда, а затем через две недели исчезает.

Доктора биологических наук, профессор А. В. Иткес (Российский университет дружбы народов) и профессор С.Л.Киселев (Институт биологии гена РАН, Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова) 10 лет назад разработали и зарегистрировали плазмидную структуру со встроенным фактором ангиогенного роста.

Применили идею и создали препарат для лечения атеросклеротической ишемии нижних конечностей сотрудники Института стволовых клеток под руководством А. А. Исаева.

Терапия ишемии миокарда

Метод прямого ввода факторов роста работает с близко расположенными сосудами нижних конечностей. А вот с сосудами сердца дело обстоит сложнее.

Клинические испытания показали, что рекомбинантные белки ангиогенных факторов роста бессмысленно вводить напрямую в поражённый участок миокарда. В свободном виде они быстро разрушаются. Для их доставки разработали полимерные материалы, в которых фактор роста депонируется и высвобождается постепенно.

Для депо используются синтетические полимеры на основе молочной и гликолевой кислоты, полиэтиленгликоля. И природные полимеры – альгинат, желатин.

У каждого полимера есть свои плюсы и минусы. Научные исследования направлены на достижение стабилизации и эффективности полиматериалов.

Работают в этом направлении кроме Института стволовых клеток:

  1. НИИ экспериментальной кардиологии ФГБУ «Российский кардиологический научно – производственный комплекс Минздрава РФ», Москва;
  2. ФГБОУ ВО «Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова», Москва.
Обратите внимание на то, что от ишемии страдает не только сердечная мышца:

Видео: "Терапевтический ангиогенез"

Электроспиннинг

Прорывом российской биомедицины в кардиологии стала возможность выращивать кровеносные сосуды. Используемый при этом метод электроспиннинга был изобретен в начале ХХ века. Тогда его называли электропрядением.

Основа метода – воздействуя на вещество, помещенное в металлический капилляр электрическим полем, заряжают его и делают пластичным, истончая в микроволокно. При особых условиях (напряжённости поля, вязкости, скорости подачи вещества) можно придать веществу форму нити, шара.

Метод электроспиннинга заключается в образовании нановолокон с помощью электризованной жидкости и магнитаМетод электроспиннинга заключается в образовании нановолокон с помощью электризованной жидкости и магнита

Над усовершенствованием технологии в России интенсивно работают:

  1. Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний" совместно с Государственным бюджетным учреждением здравоохранения Кемеровской области «Кемеровский областной клинический кардиологический диспансер имени академика Л.С. Барбараша»;
  2. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр им. академика Е. Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации;
  3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск.

Основная проблема, подтолкнувшая к научным изысканиям – мелкие сосуды. Традиционная сосудистая хирургия использует для восстановления пораженных участков фрагменты собственных сосудов пациента. Большой недостаток метода – разрастание вживлённых сосудов, из-за реакции на травму, их тромбирование и закупорка. Трансплантированные синтетические сосуды не растут и могут отторгаться.

Видео: "Выращивание волокон методом электроспиннинга"

Выращивание протеза сосуда в лаборатории

Центр сосудистой и гибридной хирургии Новосибирского исследовательского центра им. Е. Н. Мешалкина под руководством А. А. Карпенко получили 2 патента на изобретение:

  • Способа обработки тканеинженерных протезов сосудов, изготовленных методом электроспиннинга;
  • Способы изготовления протезов сосудов малого диаметра с низкой пористостью.

Новосибирцы взяли на вооружение метод выращивания сосуда вне организма. Суть метода – плетение нитей из полимера, способного совмещаться с человеческими тканями и рассасываться. Из нитей формируют каркас сосуда.

Последние исследования новосибирских учёных направлены на установления идеальных материалов, формирующих эндотелий сосудов.

Сначала сплетённый сосудистый каркас заселяли клетками из костного мозга испытуемого объекта (технология проходит этап испытания на животных). Такая система не вызывает отторжения. Не зарастает. Её минус – клетки костного мозга требуют длительного выращивания.

Сейчас два новосибирских исследовательских центра обратили своё внимание на культивирование эндотелиоцитов на внутренней стенке протеза. За матрицу для размножения с использованием 3D технологии были взяты первичные эндотелиоциты из пупочной вены человека.

Для культивирования клеток разработали и изготовили специальный биореактор. Выяснилось, что эндотелиациты наиболее хорошо растут на подложке из 10% желатина, обработанного глутаровым альдегидом.

Выращенный таким методом сосуд не должен будет отторгаться организмом.

Параллельно в Новосибирске разработана и проходит испытания модель получения конструкции протеза, заселёнными функциональными васкулярными клетками. Они получены из послеоперационного материала миокарда правого желудочка человека. Благодаря введению эндотелиальных и гладкомышечных клеток, трансплантат становится более долговечным. Его физиологические свойства наиболее приближены к оригиналу.

Узнайте в каких случаях могут применять новую методику выращивания искусственных сосудов:

Формирование сосуда внутри организма

Так выглядит сосудистый графт, выращенный с помощью метода электроспиннингаТак выглядит сосудистый графт, выращенный с помощью метода электроспиннингаКемеровцы запантентовали свой метод формирования искусственного сосуда, необходимого для аортокоронарного шунтирования.

Они также формируют сосуд бескаркасным методом электроспиннинга (сосудистые графты) с добавлением в протез ангиогенных факторов роста.

В своём методе учёные решили избежать дорогостоящего и длительного забора и культивирования клеток в биореакторе. Ставка сделана на регенерационные возможности организма.

Каркас сосуда имплантируется в поражённый сосуд. Факторы роста, выделяясь из него, запускают ангиогенез и артериогенез.

Искусственный участок артерии растворяется через три года, а на его месте нормально функционирует собственный сосуд. Эксперимент на стадии испытания на животных. Но учёные под руководством В. В. Севостьяновой планируют через четыре года внедрить технологию для лечения людей.

Костный мозг на помощь сердцу

Эффективность применения клеток костного мозга в терапии ишемической болезни сердца, инфаркта доказана многочисленными исследованиями мирового уровня.

В России интенсивно проводят клинические испытания по применению костного материала у пациентов с сердечно – сосудистой патологией:

  1. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр сердечно-сосудистой хирургии имени А.Н. Бакулева» Министерства здравоохранения Российской Федерации;
  2. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр им. академика Е. Н. Мешалкина» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

В Центре им. А. Н. Бакулева применяют клетки, выделенные из костного мозга пациента для насыщения ими участка миокарда, истонченного гипертрофией предсердия. Такие изменения в сердечной мышце происходят при патологии Эпштайна, когда клапан, разделяющий правое предсердие и желудочек имеет патологическое расположение.

Ультразвуковое исследование, магнитно-резонансная томография подтвердили эффективное уплотнение миокарда после операции по насыщению у более 60 пациентов. В планах учёной группы внедрение метода для лечения ишемической болезни сердца.

Ученные биомедицины научились лечить ИБС с помощью костного мозгаУченные биомедицины научились лечить ИБС с помощью костного мозгаГруппа учёных Новосибирского института патологии кровообращения им. Е. Н. Мешалкина успешно применяет для лечения больных с хронической ишемической болезнью сердца метод имплантации мононуклеарной фракции аутологичного костного мозга с помощью непрямой реваскуляризации.

В каналы, проделанные лазером в местах диффузного и дистального поражения коронарного русла, внедряются специфические клетки костного мозга.

Они способствуют регенерации тканей и восстановлению кровотока. Эффект от вмешательства формируется в первые шесть месяцев после операции и носит длительный характер (более 6 лет).

Благодаря генной и клеточной терапии стало возможным создание биологического водителя ритма сердца. Новосибирские учёные используют для этого кардиомиоциты, созданные благодаря уникальной методике обработки стволовых клеток. Такие кардиомиоциты морфологически идентичны человеческим сердечным клеткам.

Для успешного внедрения метода нужно обойти:

  • риск отторжения,
  • вероятность мутирования,
  • непродолжительности жизни клеток.

Дорогостоящая, скрупулёзная работа ведётся при поддержке Российского научного фонда.

Больше о патологиях, при которых нужен будет искусственный "водитель" ритма, можно узнать в следующем материале:

Видео: "Лечение стволовыми клетками"

Клеточная технология

Стволовые клетки стали применять для регенерации ткани сердца после закупорки коронарной артерииСтволовые клетки стали применять для регенерации ткани сердца после закупорки коронарной артерииПерспективна терапия ишемического поражения миокарда с применением клеточных технологий.

Сотрудники всё тех же двух Новосибирских институтов проводят фундаментальное исследование по эффективности трансплантации в зону ишемии миокарда кардиальных стромальных клеток после закупорки коронарной артерии.

Стромальные клетки перед вживлением модифицируют внедрением лентивирусного вектора со встроенным геном фермента люциферазы. По её активности определяют, удачно ли проведена трансплантация.

Внедрённые клетки оказывают лечебное действие, активизируют выработку специфических белков, регулирующих процесс регенерации ткани. Усиливается ангиогенез и уменьшается вероятность фиброзного поражения ткани и инфаркта.

Современные разработки отечественных кардиологов вносят вклад в мировую кардиологию. К сожалению, наша биомедицина еще не набрала нужных оборотов, позволяющих конкурировать с западными технологиями. Мешает, прежде всего, недофинансирование. Государственной финансовой поддержки недостаточно. Частный бизнес не вкладывается из-за долгосрочности достижения эффекта.

Но отечественные энтузиасты от кардиологии продолжают развитие науки, несмотря ни на что.

Статья Вам помогла? Возможно, она поможет и вашим друзьям! Будьте добры, кликните по одной из кнопок: