Исследователи из Университета Хьюстона сообщают о первой в своем роде технологии, которая не только восстанавливает клетки сердечной мышцы у мышей, но и регенерирует их после сердечного приступа или инфаркта миокарда, как это известно в медицине.
По словам Роберта Шварца, Хью Роя и Лилли Кранц Каллен, выдающихся профессоров биологии и биохимии в Колледже естественных наук Университета Нью-Йорка, это новаторское открытие может стать мощной клинической стратегией для лечения сердечных заболеваний у людей. наук и математики.
Новая технология, разработанная группой исследователей, использует синтетическую информационную рибонуклеиновую кислоту (мРНК) для доставки мутировавших факторов транскрипции — белков, контролирующих преобразование ДНК в РНК — в сердце мыши.
«Никто не смог сделать это до такой степени, и мы думаем, что это может стать возможным лечением для людей», — сказал Шварц, который руководил исследованием вместе с недавним выпускником докторской диссертации Сию Сяо и Динакаром Айером, доцентом кафедры биологии. и биохимия.
Синтетическая мРНК способствует росту, подобному стволовым клеткам
Исследователи продемонстрировали, что два мутировавших фактора транскрипции, Stemin и YAP5SA, работают в тандеме, увеличивая репликацию кардиомиоцитов или клеток сердечной мышцы, выделенных из сердца мышей. Эти эксперименты проводились in vitro на чашках для культур тканей.
«То, что мы пытаемся сделать, — это дедифференцировать кардиомиоциты в более похожее на стволовые клетки состояние, чтобы они могли регенерировать и размножаться», — сказал Сяо.
Stemin включает свойства стволовых клеток из кардиомиоцитов. Решающая роль Стемина в их экспериментах была обнаружена Айером, который сказал, что фактор транскрипции «изменил правила игры». Между тем, YAP5SA работает, стимулируя рост органов, что заставляет миоциты реплицироваться еще больше.
В отдельном открытии, опубликованном в том же журнале, команда сообщит, что Stemin и YAP5SA восстанавливали поврежденные сердца мышей in vivo. Примечательно, что ядра миоцитов реплицировались по крайней мере 15 раз в течение 24 часов после инъекций сердца, которые доставляли эти транскрипционные факторы.
Брэдли МакКоннелл, профессор фармакологии, и аспирант Эмилио Лусеро из Фармацевтического колледжа Университета штата Нью-Йорк сотрудничали в исследовании, создав модель взрослой мыши с инфарктом.
«Когда оба фактора транскрипции были введены в сердце взрослых мышей, перенесших инфаркт, результаты были ошеломляющими», — сказал Шварц. «Лаборатория обнаружила, что сердечные миоциты быстро размножались в течение дня, в то время как сердце в течение следующего месяца восстанавливалось до почти нормальной сердечной насосной функции с небольшим рубцеванием».
Дополнительным преимуществом использования синтетической мРНК, по словам Сяо, является то, что она исчезает через несколько дней, в отличие от вирусной доставки. Генная терапия, доставляемая в клетки с помощью вирусных векторов, вызывает некоторые опасения с точки зрения биологической безопасности, поскольку ее нельзя легко остановить. С другой стороны, доставка на основе мРНК быстро переворачивается и исчезает.
Ограниченное количество кардиомиоцитов
Шварц и Айер работали над этим исследованием в течение нескольких лет, а Сяо сосредоточилась на этом исследовании во время учебы в докторантуре в UH. Она закончила обучение осенью 2020 года.
«Для меня большая честь и удача работать над этим», — сказал Сяо. «Это масштабное исследование регенерации сердца, особенно учитывая умную стратегию использования мРНК для доставки стемина и YAP5SA».
Полученные данные особенно важны, поскольку регенерировать может менее 1% клеток сердечной мышцы взрослого человека. «Большинство людей умирают с теми же кардиомиоцитами, что и в первый месяц жизни», — сказала она. Когда происходит сердечный приступ и клетки сердечной мышцы умирают, сократительная способность сердца может быть потеряна.
Исследование частично финансировалось Хьюстонским университетом, кафедрой Cullen Endowed, Координационным советом высшего образования Техаса, фондом Leducq и спонсируемым исследовательским соглашением с Animatus Biosciences, LLC.
Другие участники исследования включают Руи Ланга из UH; и Чжиши Чен и Цзян Чан из Техасского института биологических наук и технологий A&M.
Источник:
Материалы предоставлены Университетом Хьюстона. Оригинал написан Ребекой Трехо. Примечание. Содержимое может быть изменено по стилю и длине.
