Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge opracowali eksperymentalną terapię mRNA, która pobudza komórki mięśnia sercowego do ponownego podziału i wspomaga naprawę uszkodzeń po zawale. W badaniach na myszach leczenie zwiększyło ilość krwi pompowanej przez serce podczas każdego skurczu o około 10%. Wyniki opublikowane w „Nature Cardiovascular Research” wskazują na potencjał nowego podejścia w leczeniu niewydolności serca, choć metoda wymaga dalszych badań przed zastosowaniem u ludzi.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak eksperymentalna terapia mRNA wspomaga regenerację mięśnia sercowego po zawale.
- Jaką rolę odgrywają białka Myc i cyklina T1 w pobudzaniu podziałów komórek serca.
- Jakie wyniki uzyskali naukowcy z Uniwersytetu Cambridge w badaniach na myszach.
- Czy nowa metoda może w przyszłości znaleźć zastosowanie w leczeniu niewydolności serca.
Regeneracja serca po zawale – jedno z największych wyzwań kardiologii
Zawał mięśnia sercowego prowadzi do nieodwracalnego uszkodzenia części kardiomiocytów, czyli komórek odpowiedzialnych za skurcze serca. W wyniku niedokrwienia i niedotlenienia dochodzi do ich obumierania, a uszkodzony obszar stopniowo zastępowany jest tkanką bliznowatą. Szacuje się, że podczas zawału serce może utracić nawet miliard komórek mięśniowych. Problem polega na tym, że dorosłe ludzkie serce ma bardzo ograniczoną zdolność regeneracji. W przeciwieństwie do niektórych innych narządów nie potrafi skutecznie odtworzyć utraconych komórek. Konsekwencją może być trwałe osłabienie kurczliwości mięśnia sercowego, zmniejszenie ilości pompowanej krwi oraz rozwój niewydolności serca.
Obecnie stosowane metody leczenia, w tym farmakoterapia i odpowiednio dobrane procedury kardiologiczne, mogą poprawiać rokowanie, ograniczać objawy oraz spowalniać postęp choroby. Nie pozwalają jednak na pełne odtworzenie utraconej tkanki mięśniowej. Dlatego naukowcy poszukują metod, które nie tylko wspomogą funkcjonowanie uszkodzonego serca, ale również uruchomią jego własne mechanizmy naprawcze.
Terapia mRNA pobudza komórki mięśnia sercowego do podziału
Nowe podejście opracowane przez badaczy z Uniwersytetu Cambridge polega na wykorzystaniu technologii mRNA do czasowej aktywacji mechanizmów odpowiedzialnych za namnażanie komórek mięśnia sercowego. Terapia umożliwia przejściowe zwiększenie aktywności dwóch białek:
- Myc – białka uczestniczącego w regulacji wzrostu, metabolizmu i proliferacji komórek.
- Cykliny T1 – białka związanego z regulacją transkrypcji genów, odgrywającego rolę w procesach wzrostu i podziału komórkowego.
Jednoczesne pobudzenie tych mechanizmów ma umożliwić dojrzałym kardiomiocytom ponowne wejście w cykl komórkowy i rozpoczęcie podziałów. Jest to szczególnie istotne, ponieważ po urodzeniu komórki mięśnia sercowego stopniowo tracą zdolność do intensywnego namnażania. W przeciwieństwie do metod opartych na trwałej modyfikacji materiału genetycznego terapia mRNA ma działać przejściowo. Dzięki temu naukowcy chcą ograniczyć ryzyko niekontrolowanego rozrostu komórek.
Badanie na myszach wykazało poprawę pracy serca o około 10%
Skuteczność eksperymentalnego leczenia oceniono w modelu mysiego zawału serca. Po wywołaniu uszkodzenia mięśnia sercowego zwierzętom podawano terapię mRNA bezpośrednio do serca. Następnie porównywano ich stan z grupą kontrolną, która otrzymała leczenie pozorowane. Do oceny funkcji serca wykorzystano echokardiografię, czyli badanie ultrasonograficzne pozwalające obserwować pracę mięśnia sercowego oraz oceniać jego zdolność do pompowania krwi.
U myszy poddanych terapii ilość krwi wyrzucanej przez serce podczas pojedynczego skurczu wzrosła o około 10% w porównaniu z grupą kontrolną. Zaobserwowano również poprawę siły skurczu serca, co wskazuje na korzystny wpływ leczenia na funkcjonowanie uszkodzonego narządu. Chociaż uzyskany efekt nie oznacza całkowitego odtworzenia mięśnia sercowego, jest istotnym sygnałem potwierdzającym potencjał regeneracyjny nowej metody. Należy jednak podkreślić, że wyniki uzyskano wyłącznie w badaniu przedklinicznym. Nie można jeszcze określić, czy podobną poprawę uda się osiągnąć u ludzi.
Efekty leczenia utrzymywały się przez 12 tygodni
Jednym z ważniejszych aspektów badania była ocena trwałości uzyskanej poprawy. Naukowcy ponownie badali zwierzęta po 28 dniach oraz po 12 tygodniach od zastosowania terapii. W obu punktach czasowych obserwowano utrzymywanie się korzystnych zmian w funkcjonowaniu serca. Oznacza to, że krótkotrwała aktywacja mechanizmów odpowiedzialnych za podział kardiomiocytów może prowadzić do dłużej utrzymujących się efektów czynnościowych.
Co istotne, w badanej grupie myszy nie zaobserwowano negatywnych skutków zastosowanego leczenia. Nie przesądza to jednak o bezpieczeństwie terapii u ludzi. Szczególnie ważne będzie sprawdzenie, czy pobudzanie procesów proliferacji nie prowadzi do nieprawidłowego wzrostu komórek lub innych odległych powikłań.
Czy terapia mRNA może zmienić leczenie niewydolności serca?
Niewydolność serca stanowi narastający problem zdrowotny na całym świecie. W samej Wielkiej Brytanii każdego roku diagnozuje się ją u około 200 tys. osób. Choroba może prowadzić do ograniczenia wydolności fizycznej, duszności, przewlekłego zmęczenia i częstych hospitalizacji.
Nowoczesne leczenie farmakologiczne istotnie poprawia rokowanie, jednak nie przywraca utraconych komórek mięśnia sercowego. Dlatego możliwość pobudzenia regeneracji kardiomiocytów mogłaby stanowić ważne uzupełnienie obecnych strategii terapeutycznych. Dr Catherine Wilson z Uniwersytetu Cambridge i Instytutu Gurdona, współautorka badania, podkreśliła znaczenie uzyskanych rezultatów:
To naprawdę ekscytujące wyniki. Nie ma lekarstwa na niewydolność serca, a nasze leczenie może potencjalnie znacząco wpłynąć na jakość życia milionów ludzi na całym świecie.
Dodała również:
Nie leczymy tylko objawów niewydolności serca – takie podejście może pomóc sercu w samodzielnej naprawie.
Dlaczego czasowa aktywacja Myc i cykliny T1 jest ważna?
Jednym z największych wyzwań terapii regeneracyjnych jest znalezienie równowagi między skutecznym pobudzeniem podziałów komórkowych, a zachowaniem bezpieczeństwa. Białko Myc uczestniczy w procesach wzrostu i proliferacji komórek, ale jego nadmierna lub długotrwała aktywność może sprzyjać niekontrolowanym podziałom.
Dlatego badacze zdecydowali się na zastosowanie mRNA, które umożliwia czasową ekspresję białek bez konieczności trwałego wprowadzania zmian do DNA komórek. Dodatkowym elementem strategii jest miejscowe podawanie terapii bezpośrednio do mięśnia sercowego. Podejście takie ma ograniczać ekspozycję innych tkanek na działanie czynników pobudzających proliferację. Jednocześnie dalsze badania muszą potwierdzić, czy krótkotrwała aktywacja Myc i cykliny T1 zapewnia odpowiedni profil bezpieczeństwa również w większych organizmach.
Kolejny etap badań nad regeneracją mięśnia sercowego
Zespół z Cambridge kontynuuje prace nad udoskonaleniem terapii. Projekt otrzymał wsparcie finansowe British Heart Foundation. Przed rozpoczęciem badań klinicznych konieczne będzie przeprowadzenie kolejnych eksperymentów na większych modelach zwierzęcych. Badacze będą musieli ocenić między innymi bezpieczeństwo leczenia, optymalną dawkę mRNA, sposób jego dostarczania oraz trwałość efektu regeneracyjnego.
Istotne pozostaje również ustalenie, czy terapia będzie skuteczna w przypadku przewlekłych uszkodzeń serca, a nie tylko bezpośrednio po zawale. Profesor Bryan Williams, dyrektor naukowy i medyczny British Heart Foundation, zwrócił uwagę na znaczenie tego kierunku badań:
Sprawienie, by ludzkie serce samo się zregenerowało, to święty Graal dla kardiologów. Serce można łatwo naprawić, gdy jesteśmy niemowlętami w łonie matki, ale komórki mięśnia sercowego tracą zdolność regeneracji i naprawy serca wkrótce po urodzeniu. To ekscytujące, że badania takie jak te są w stanie ponownie pobudzić regenerację komórek mięśnia sercowego. Terapia genowa stosowana przez naukowców wykazuje wyraźny potencjał u pacjentów z chorobami serca. Chociaż badania prowadzone są na myszach i wciąż znajdują się na wczesnym etapie, stanowią one ważny krok naprzód w kierunku terapii, które mogłyby pomóc w naprawie uszkodzeń serca po zawale.
Główne wnioski
- Naukowcy z Uniwersytetu Cambridge opracowali terapię mRNA, która pobudza komórki mięśnia sercowego do podziału i wspomaga naprawę uszkodzeń po zawale.
- W badaniach na myszach leczenie zwiększyło ilość krwi pompowanej podczas skurczu o około 10% w porównaniu z grupą kontrolną.
- Terapia wykorzystuje czasową aktywację białek Myc i cykliny T1, a poprawa funkcji serca utrzymywała się przez 12 tygodni.
- Metoda pozostaje na etapie badań przedklinicznych, ale może w przyszłości wspierać leczenie niewydolności serca.
Źródło:
- https://www.eurekalert.org/news-releases/1150414
