Создание биоаналога кардиостимулятора приблизили в МФТИ | Новости науки

В лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ создали клеточный патч, который способен задавать сердечный ритм. Биологическая «заплатка» размером 1 кв. см состоит из волокон полимера и монослоя предшественников пейсмекеров — клеток, которые регулируют частоту сердечных сокращений. Исследовательская группа уже приступила к тестированию технологии на животных, сообщила пресс-служба института. 

Биологические пейсмекеры — специальные клетки, которые контролируют сердечный ритм и могут передавать управляющие сигналы для сокращения сердца. Если эти клетки перестают работать из-за заболеваний, то врачи могут установить искусственный электрокардиостимулятор (ЭКС). Каждая установка и замена ЭКС — это инвазивная операция. Как и любое хирургическое вмешательство, такая операция имеет риски для пациента. Помимо этого, организм может начать отторгать электрокардиостимулятор. Средний срок службы этих устройств около 10 лет, потом требуется замена. Получается, что за жизнь человеку придется пережить несколько серьезных операций. При этом, отмечает заведующая  лабораторией экспериментальной и клеточной медицины МФТИ Валерия Цвелая, успешный результат хирургических вмешательств никто не гарантирует. 

«‎Многие электрокардиостимуляторы имеют заданный постоянный ритм — около 80 ударов в минуту. С одной стороны это обеспечивает стабильность работы устройства, но с другой  — это же снижает качество жизни человека. К примеру, затрудняет даже простой подъем по лестнице. Еще одним примером может стать кардиостимулятор у детей: он не приспосабливается к росту и гормональным изменениям в организме. Поэтому крайне актуальным является переход от искусственных пейсмекеров к естественным, биологическим», — отметила старший научный сотрудник (ст.н.с.) МОНИКИ им. Владимирского Валерия Цвелая. 

Сотрудники лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ выяснили, что простые инъекции стволовых клеток или пейсмекерных клеток в сердце приводят к травматизации и воспалениям тканей. В лучшем случае такие инъекции не влияют на сердечную ткань и быстро выводятся из организма. Поэтому было решено создать альтернативный вариант «доставки» водителей ритма — клетки расположили на биополимерной пористой пленке с определенным набором молекул, задача которой прочно «приклеиться» к миокарду.

Клетки же решили вводить на стадии между пейсмейкерными и стволовыми, то есть предшественниками тех клеток, которые изначально находятся в естественном водителе ритма у человека. Тестирование методики исследовательская группа начала с операций на лабораторных крысах, позже совместно с аритмологами НМИЦ имени Е.Мешалкина провели аналогичные медицинские манипуляции на свинье. 

«Во время операции мы подшили патч на сердце свиньи и стимулировали пейсмейкеры с помощью света определенной длины волны для контроля их возбуждения. После засветки нам удалось зафиксировать навязанный нами сердцу ритм. Сама имплантация клеточного патча занимала около получаса — это время, необходимое на образование первичной связи между сердечной тканью животного и нашим патчем. Затем мы проводили эксперимент с засветкой, чтобы “разбудить” пейсмейкерные клетки, и регистрировали изменение ритма сердца свиньи.  Вопрос о том, как долго эта активность будет сохраняться, остается открытым и будет изучен в ближайшие месяцы. Свинья с имплантированными клетками будет находиться под постоянным наблюдением, специальный прибор будет регистрировать ее сердечный ритм с высокой точностью», — рассказала инженер лаборатории экспериментальной и клеточной медицины МФТИ, научный сотрудник ПИШ ИТМО Елена Турчанинова.

В планах исследовательской группы из МФТИ — провести серию операций на животных и отработать методику проведения медицинского вмешательства, а именно определить критическую массу пейсмекеров, которых будет достаточно для перестройки сердечного ритма с определенной точностью. После этого аналогичные операции будут проведены уже на человеческом сердце, подключенном к системе искусственного кровообращения.