Шелковое сердце

Известно, что сердечные мышцы человека не восстанавливаются: на месте поврежденных мышечных клеток, как правило, образуется рубцовая ткань. Ученые из Института исследований сердца и лёгких Общества Макса Планка (Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Германия) изучают возможность полного восстановления функций сердца с помощью искусственно синтезированной мышечной ткани. Им удалось погрузить мышечные клетки сердца в трехмерный каркас, созданный на основе шелка, синтезируемого тропической бабочкой – тутовым шелкопрядом.

Из всех органов человеческого организма сердце – вероятно, наиболее работоспособный и эффективный орган. Десятилетие за десятилетием оно непрерывно качает кровь по всему организму. Однако такая производительность дается большой ценой: с течением эволюции практически все регенерационные механизмы в этом органе деактивировались. В результате, сердечный приступ, или инфаркт миокарда, представляющий собой перманентное повреждение сердечной мышцы, для любого пациента является случаем с крайне тяжелыми последствиями: клетки сердца, подвергшиеся некрозу, безвозвратно утрачиваются. Следствием этого является ухудшение мощности работы сердца и качества жизни пациента.

С целью разработки лечения для восстановления сердечной ткани ученые в лаборатории занялись созданием заместительной ткани, которую впоследствии можно использовать для производства замещающих лоскутов для восстановления поврежденных мышц. Реконструкция трехмерной структуры представляет собой сложную задачу. Было проведено множество экспериментов с различными материалами, которые могли бы образовать каркас для загрузки в него кардиомиоцитов (сердечных мышечных клеток).

«Вне зависимости от своего происхождения (природные или искусственные) все тестируемые волокна имели серьезные недостатки, - говорит руководитель исследования Феликс Энджел (Felix Engel). – Они были либо слишком хрупкими, либо подвергались атакам со стороны иммунной системы, либо не позволяли клеткам правильно адгезировать». Возможное решение проблемы ученые нашли в индийском городе Кхарагпур.

В научных лабораториях Индии из кокона тутового шелкопряда Antheraea mylitta изготавливаются диски размером с монету. По словам Чинмой Патра (Chinmoy Patra), индийского ученого, ныне работающего в лаборатории Энджела, у волокон, синтезируемых этой бабочкой, есть ряд бесспорных преимуществ перед другими волокнами. «Эти волокна прочнее других шелковых волокон, кроме того, на их поверхности содержатся белки, способствующие адгезии кардиомиоцитов. На каркасе из таких волокон клетки хорошо растут и образуют трехмерные структуры», - говорит Энджел.

Несмотря на обнадеживающие результаты, говорить о клиническом использовании этих волокон еще рано. «Наше исследование проводилось на клетках крыс. Проблема получения достаточного количества клеток человека для исследований все еще не решена», - говорит Энджел. Считается, что в качестве исходного материала лучше использовать собственные клетки пациента во избежание запуска иммунных реакций. Однако процесс получения кардиомиоцитов из стволовых клеток человека все еще остается малоизученным.



Диски, вырезанные из кокона тутового шелкопряда, обеспечивают каркас для кардиомиоцитов. (фото: MPI for Heart and Lung Research)

По материалам Max-Planck-Gesellschaft

Оригинальная статья:
Chinmoy Patra, Sarmistha Talukdar, Tatyana Novoyatleva, Siva R. Velagala, Christian Mühlfeld, Banani Kundu, Subhas C. Kundu, Felix B. Engel. Silk protein fibroin from Antheraea mylitta for cardiac tissue engineering. Biomaterials, 2012; 33 (9): 2673 DOI: 10.1016/j.biomaterials.2011.12.036