• Nie ma jak dotąd skutecznej metody leczenia, która naprawiłaby powstałe uszkodzenia tkanki serca
• Jak informuje Uniwersytet Kalifornijski, nowy biomateriał, który można wstrzykiwać dożylnie, został przetestowany i okazał się skuteczny w leczeniu uszkodzeń tkanek
• Zadziałał w uszkodzeniach spowodowanych zawałami serca zarówno na modelach gryzoni, jak i dużych zwierząt

Tkanka bliznowata na sercu

Po zawale serca rozwija się tkanka bliznowata, która zmniejsza funkcję mięśni i może prowadzić do zastoinowej niewydolności serca.

Okazuje się, że biomateriał może być korzystny dla pacjentów z urazowym uszkodzeniem mózgu i tętniczym nadciśnieniem płucnym

- Ten biomateriał pozwala leczyć uszkodzoną tkankę od wewnątrz – powiedziała Karen Christman, profesor bioinżynierii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego i główny naukowiec w zespole, złożonym z bioinżynierów i lekarzy, który opracował materiał. - To nowe podejście do inżynierii regeneracyjnej. Dodała, że badanie bezpieczeństwa i skuteczności biomateriału u ludzi może rozpocząć się w ciągu jednego do dwóch lat.

Wcześniej zespół kierowany przez Christman opracował hydrożel wykonany z naturalnego materiału tkanki mięśnia sercowego, znanego również jako macierz pozakomórkowa (ECM), który można wstrzykiwać do uszkodzonej tkanki mięśnia sercowego przez cewnik. Żel tworzy rusztowanie w uszkodzonych obszarach serca, stymulując wzrost i naprawę nowych komórek. 

Jesienią 2019 r. ogłoszono wyniki udanego badania klinicznego fazy 1 na ludziach. Ale ponieważ musi być wstrzykiwany bezpośrednio do mięśnia sercowego, można go użyć dopiero tydzień lub dłużej po zawale serca.

Wstrzykiwać w tym samym czasie

Zespół chciał opracować leczenie, które można by zastosować natychmiast po zawale serca. Oznaczało to opracowanie biomateriału, który mógłby być wprowadzany do naczynia krwionośnego w sercu w tym samym czasie, co inne zabiegi, takie jak angioplastyka lub stent, lub wstrzykiwany dożylnie.

- Staraliśmy się zaprojektować terapię biomateriałową, która mogłaby być dostarczana do trudno dostępnych narządów i tkanek, i opracowaliśmy metodę wykorzystania krwioobiegu – naczyń, które już dostarczają krew do tych narządów i tkanek – powiedział dr Martin Spang, główny autor artykułu naukowego*.

Jedną z zalet nowego biomateriału jest to, że jest równomiernie rozprowadzany w uszkodzonej tkance, ponieważ jest podawany we wlewie lub wstrzykiwany dożylnie. Natomiast hydrożel wstrzyknięty przez cewnik pozostaje w określonych miejscach i nie rozprzestrzenia się.

Jak powstaje biomateriał?

Naukowcy z laboratorium Christmana zaczęli od opracowanego przez siebie hydrożelu, który okazał się kompatybilny z zastrzykami krwi w ramach testów bezpieczeństwa. Ale rozmiar cząstek w hydrożelu był zbyt duży, aby celować w nieszczelne naczynia krwionośne.

Dr Spang rozwiązał ten problem, przepuszczając płynny prekursor hydrożelu przez wirówkę, co pozwoliło na odsianie większych cząstek i zatrzymanie tylko nanocząsteczek. Otrzymany materiał poddano dializie i sterylnej filtracji przed liofilizacją. Dodanie sterylnej wody do końcowego proszku daje biomateriał, który można wstrzykiwać dożylnie lub podawać we wlewie do tętnicy wieńcowej w sercu.

Następnie naukowcy przetestowali biomateriał na modelu zawału serca u gryzoni. Spodziewali się, że materiał przejdzie przez naczynia krwionośne do tkanki, ponieważ po zawale serca powstają przerwy między komórkami śródbłonka w naczyniach krwionośnych.

Zauważyli coś jeszcze. Biomateriał wiąże się z tymi komórkami, zamykając szczeliny i przyspieszając gojenie się naczyń krwionośnych, zmniejszając w ten sposób stan zapalny. Naukowcy przetestowali również biomateriał na świńskim modelu zawału serca, uzyskując podobne wyniki.

Zespół z powodzeniem przetestował również hipotezę, że ten sam biomateriał może pomóc w zwalczaniu innych typów stanów zapalnych w szczurzych modelach urazowego uszkodzenia mózgu i tętniczego nadciśnienia płucnego. Laboratorium Christmana przeprowadzi kilka badań przedklinicznych dotyczących tych schorzeń.

- Podczas gdy większość prac w tym badaniu dotyczyła serca, możliwości leczenia innych trudno dostępnych narządów i tkanek mogą otworzyć dziedzinę biomateriałów / inżynierii tkankowej na leczenie nowych chorób – powiedział Spang.

W międzyczasie Christman wraz z Ventrix Bio, Inc., start-up-em, którego jest współzałożycielką, planują poprosić FDA o pozwolenie na przeprowadzenie badań na ludziach nad zastosowaniem nowego biomateriału w chorobach serca. Oznacza to, że badania kliniczne na ludziach rozpoczną się za rok lub dwa lata.

*Martin T. Spang, Ryan Middleton, Miranda Diaz, Jervaughn Hunter, Joshua Mesfin, Alison Banka, Holly Sullivan, Raymond Wang, Tori S. Lazerson, Saumya Bhatia, James Corbitt, Gavin D’Elia, Gerardo Sandoval-Gomez, Rebecca Kandell, Maria A. Vratsanos, Karthikeyan Gnanasekaran, Takayuki Kato, Sachiyo Igata, Colin Luo, Kent G. Osborn, Nathan C. Gianneschi, Omolola Eniola-Adefeso, Pedro Cabrales, Ester J. Kwon, Francisco Contijoch, Ryan R. Reeves, Anthony N. DeMaria, Karen L. Christman. Intravascularly infused extracellular matrix as a biomaterial for targeting and treating inflamed tissues. Nature Biomedical Engineering, 2022; DOI: 10.1038/s41551-022-00964-5

 

 

 

 

Materiał chroniony prawem autorskim - zasady przedruków określa regulamin.