Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале «Патология кровообращения и кардиохирургия» (прим. – Пресс-служба РНФ).
Нарушения сердечного ритма, такие как дисфункция главного ритмоводителя сердца (синусового узла) и атриовентрикулярная блокада (когда электрический стимул хуже проходит от предсердий к желудочкам) остаются одной из самых серьезных и опасных проблем со здоровьем. По сути, это критические сбои в «электропроводке» сердца, которые мешают ему нормально сокращаться, качать кровь и потому представляют угрозу для жизни.
Самым надежным методом лечения таких нарушений сердечного ритма считается установка искусственного электрокардиостимулятора (ЭКС). Однако ЭКС имеют недостатки, например, они сбоят от электромагнитных полей или могут вызывать синдром ЭКС — нарушения, характерные для неправильной работы устройства. Поэтому ученые ищут альтернативу.
Исследователи из МФТИ и их коллеги из клинических центров Москвы и Новосибирска, создали новую технологию — гибридный оптический кардиостимулятор. Идея заключается в том, чтобы использовать модифицированные клетки прямо внутри сердца для выращивания новой ткани, которая станет полноценной функциональной частью органа. Для управления такой тканью применяется оптогенетика — метод, позволяющий контролировать работу клеток с помощью света. Стимулятор использует особые светочувствительные белки (вроде родопсина человеческого глаза), которые способны переключаться из одного состояния в другое под действием лучей с определенной длиной волны.
.jpg "Оптогенетическая модификация кардиомиоцитов человека, дифференцированных из ИПСК: А – оптическое картирование культуры при фотостимуляции; B – динамика кальциевой флуоресценции в живых клетках, мертвых клетках и фоне с линейной аппроксимацией. Источник: авторы исследования")
Оптогенетическая модификация кардиомиоцитов человека, дифференцированных из ИПСК: А – оптическое картирование культуры при фотостимуляции; B – динамика кальциевой флуоресценции в живых клетках, мертвых клетках и фоне с линейной аппроксимацией. Источник: авторы исследования
Однако стимуляция света используется только на этапе исследований. Затем, по задумке ученых, после установки такого стимулятора клетки будут самостоятельно активироваться и дополнительной стимуляции светом будет не нужно.
«Частота сердечных сокращений как раз определяется частотой сокращений клеток водителей ритма (пейсмейкерных клеток), их мы и «выращиваем» в лабораторных условиях из стволовых клеток (ИПСК) направленной дифференцировкой в кардиомиоциты. Эти кардиомиоциты будут заставлять все сердце сокращаться правильно. Это очень важно, например, в случае недостаточности синусового узла, когда этих кардиомиоцитов не хватает», — рассказала «Газете.Ru» Елена Турчанинова, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клеточной медицины Института биофизики будущего МФТИ.
