Enkelt gen konverterer hjerteceller til biologisk pacemaker


Enkelt gen konverterer hjerteceller til biologisk pacemaker

Med en tiår lang forsøk på å finne en biologisk måte å korrigere uregelmessige og sviktende hjerteslag, har et lag i USA lykkes i å konvertere vanlige hjerteceller til pacemakerceller ved å sette inn et enkelt gen.

I et papir publisert på nettet før du skriver ut Naturbioteknologi Den 16. desember beskriver forskerne fra Cedars-Sinai Heart Institute i Los Angeles, California, hvordan de brukte et virus for å injisere et enkelt gen (Tbx18) i hjertemuskelceller for å omprogrammere dem til å bli eksakte replikaer av høyt spesialiserte pacemakerceller.

Seniorforfatter Hee Cheol Cho, forsker ved Heart Institute, sier i en uttalelse:

"Selv om vi og andre har skapt primitive biologiske pacemakere før, er denne studien den første som viser at et enkelt gen kan lede omdannelsen av hjerte muskelceller til ekte pacemakerceller."

"De nye cellene genererte elektriske impulser spontant og ble skilt fra native pacemaker celler," tilføyer han.

Pacemaker-celler

Hjertet er et finjustert instrument som pumper blod rundt kroppen i en regulert takt eller rytme. Pacemaker- eller sinoatriale knutepunkter (SAN) -celler er spesialiserte celler som genererer og sender svært bestilte elektriske pulser til hjerte muskelceller for å få dem til å rytmisk kontrakt.

Det elektriske signalet de produserer kalles en sinusrytme og kan registreres med et elektrokardiogram (EKG).

Hjertet inneholder 10 milliarder celler, men færre enn 10.000 av disse er pacemakerceller.

En riktig og sunn sinusrytme sørger for at de to øvre og to nedre kamrene i hjertet trekker sammen akkurat slik at blodet pumpes jevnt, sender oksygenrikt blod til kroppen og bringer oksygen-sultet blod tilbake igjen for å bli fylt på nytt I lungene.

Sinusrytmen starter i sinoatriale knutepunktet (SAN) i hjerteets høyre øvre kammer, hvor pacemakercellene er gruppert.

Når pacemakercellene virker, er hjertepumper urent og ofte det eneste alternativet for overlevelse å ha en elektronisk pacemaker montert, men dette kan realistisk bare gjøres for pasienter som er sunn nok til å gjennomgå operasjon.

Fra hjertecelle til pacemakercelle ved bruk av enkeltgener

Cedars-Sinai-forskerne brukte et virus konstruert for å sette inn et enkelt gen, Tbx18-genet, i kardiomyocytter (hjerte muskelceller) for å konvertere dem til pacemakerceller.

Tbx18 spiller en viktig rolle i utviklingen av pacemakerceller i embryoet.

En omprogrammert, de nyopprettede pacemakercellene, kalt "induserte SAN-celler" eller iSAN-celler, hadde alle kjennetegnene for innfødte pacemakere og opprettholdt deres SAN-lignende egenskaper, selv etter at effektene av Tbx18-genet hadde slitt seg.

Teamet testet funksjonene både i cellekulturer ( In vitro ), Og i levende marsvin ( In vivo ).

Hvorfor denne studien er annerledes

Tidligere studier har lyktes med å lage pacemakerceller fra hjertemuskelceller, og har produsert pacemakerceller som kan slå på egen hånd. Men de modifiserte cellene var nærmere hjertemuskelceller enn innfødte pacemakerceller.

Andre har prøvd å bruke embryonale stamceller til å lage pacemakerceller. Men denne tilnærmingen gir en risiko for å generere kreftceller: en vedvarende fare for bruk av embryonale stamceller.

Cho og kolleger synes å ha unngått disse hindringene med forbløffende enkelhet: Ved å sette inn et enkelt gen direkte i hjertemuskelceller har de produsert pacemakerceller som ligner nære og er fri for risikoen for kreft .

10 års arbeid - ikke ferdig ennå

Studien er "kulminasjonen av 10 års arbeid i laboratoriet vårt for å bygge en biologisk pacemaker som et alternativ til elektroniske pacing-enheter", sier medforfatter Eduardo Marbán, direktør for Cedars-Sinai Heart Institute og Mark S. Siegel Family Professor.

Marbán er også en pioner innen hjertestamcelleforskning, og tidligere i 2012 lanserte han og hans team resultater fra en klinisk prøve hvor de reparerte hjerteinfarktskader ved å bruke pasientens egne stamceller for å gjenvinne sunn hjertemuskulatur.

Forskerne foreslår at videre studier bekrefter deres tilnærming, da En terapi kan utvikles hvor Tbx18 injiseres dirently inn i pasientens hjerte eller ved å lage pacemakerceller i laboratoriet og deretter transplantere dem inn i pasientens hjerte .

Imidlertid er terapi basert på denne metoden fortsatt langt unna, siden videre studier for å bevise at sikkerhet og effekt også vil være nødvendig før man kan vurdere menneskelige kliniske studier.

Nylig har American Heart Association tildelt sin prestisjefylte unge etterforskerpris, Louis N. og Arnold M. Katz Basic Research Prize, til Cho for sitt arbeid med biologisk pacemaker teknologi.

Midler fra Cedars-Sinai Governor's Heart Stem Cell Center, Heart Rhythm Society, Heart and Stroke Foundation i Canada, American Heart Association, National Heart, Lung og Blood Institute og Mark S. Siegel Family Professorship, Bidro til å finansiere studien.

The Nervous System, Part 2 - Action! Potential!: Crash Course A&P #9 (Video Medisinsk Og Faglig 2020).

§ Problemer På Medisin: Kardiologi