Enkel gen converteert hartcellen in een biologische pacemaker


Enkel gen converteert hartcellen in een biologische pacemaker

Met een decennium lange zoektocht naar een biologische manier om onregelmatige en gebrekkige hartslag te vinden, is een team in de VS in staat om gewone hartcellen in pacemakercellen om te zetten door een enkel gen in te voeren.

In een papier dat online wordt gepubliceerd voor het inprinten Natuurbiotechnologie Op 16 december beschrijven de onderzoekers van het Cedars-Sinai Heart Institute in Los Angeles, Californiëhoe ze een virus gebruikt om een ​​enkel gen (Tbx18) in hartspiercellen te injecteren om ze te herprogrammeren om exacte replica van hoogspecifieke pacemakercellen te worden..

Senior auteur Hee Cheol Cho, een onderzoekswetenschapper bij het Heart Institute, zegt in een verklaring:

"Hoewel we eerder anderen primitieve biologische pacemakers hebben gecreëerd, is deze studie de eerste die laat zien dat een enkel gen de conversie van hartspiercellen kan leiden tot echte pacemakercellen."

"De nieuwe cellen genereren elektrische impulsen spontaan en werden niet onderscheiden van native pacemaker cellen," voegt hij toe.

Pacemaker Cellen

Het hart is een fijn gestemd instrument dat bloed rond het lichaam in een gereguleerde beat of ritme pompt. Pacemaker- of sinoatriale knooppunten (SAN) cellen zijn gespecialiseerde cellen die zeer geordende elektrische pulsen genereren en verzenden naar hartspiercellen om ze ritmisch contractief te maken.

Het elektrische signaal dat ze produceert staat bekend als een sinusritme en kan worden opgenomen met een elektrocardiogram (ECG).

Het hart bevat 10 miljard cellen, maar minder dan 10.000 hiervan zijn pacemakercellen.

Een correct en gezond sinusritme zorgt ervoor dat de twee bovenste en twee onderste kamers van het hart precies op het juiste moment overeenkomen om te zorgen dat het bloed vlot wordt gepompt, zuurstofrijk bloed naar het lichaam zendt en zuurstofgehongerd bloed terugbrengt om opnieuw te worden aangevuld In de longen.

Het sinusritme begint in het sinoatriale knooppunt (SAN) van de rechter bovenste kamer van de hart, waar de cellen van de pacemaker worden geclusterd.

Wanneer de pacemakercellen defect zijn, is het hartpompen onregelmatig en vaak de enige mogelijkheid om te overleven, een elektronische pacemaker uitgerust, maar dit kan realistisch alleen worden gedaan voor patiënten die gezond genoeg zijn om een ​​operatie te ondergaan.

Van hartcel tot pacemakercel met behulp van een enkel gen

De Cedars-Sinai-onderzoekers gebruikten een virus dat is ontworpen om een ​​enkel gen, het Tbx18-gen, in cardiomyocyten (hartspiercellen) in te zetten in pacemakercellen.

Tbx18 speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van pacemakercellen in het embryo.

Een herprogrammeerde, de pas gecreëerde pacemakercellen, genaamd "geïnduceerde SAN-cellen" of iSAN-cellen hadden alle kenmerken van native pacemakers en behouden hun SAN-achtige eigenschappen, zelfs nadat de effecten van het Tbx18-gen afgenomen waren.

Het team testte de eigenschappen zowel in celculturen ( in vitro ), En bij levende cavia's ( In vivo ).

Waarom deze studie anders is

Vorige studies hebben erin geslaagd om pacemakercellen van hartspiercellen te maken, en hebben pacemakercellen gemaakt die op zichzelf kunnen verslaan. Maar de gemodificeerde cellen waren dichter bij hartspiercellen dan inheemse pacemakercellen.

Anderen hebben geprobeerd gebruik te maken van embryonale stamcellen om pacemakercellen te maken. Maar deze aanpak draagt ​​het risico om kankercellen te genereren: een aanhoudend gevaar voor het gebruik van embryonale stamcellen.

Cho en collega's lijken deze obstakels met een verbazingwekkende eenvoud te hebben vermeden: Door een enkel gen direct in hartspiercellen te plaatsen, hebben ze pacemakercellen geproduceerd die lijken op inheemse patiënten en zijn vrij van het risico op kanker .

10 jaar werk - nog niet afgerond

De studie is de 'culminatie van 10 jaar werk in ons laboratorium om een ​​biologische pacemaker te bouwen als alternatief voor elektronische pacing-apparaten', zegt mede-auteur Eduardo Marbán, directeur van het Cedars-Sinai Heart Institute en Mark S. Siegel Family Professor.

Marbán is ook een pionier bij het onderzoek naar hartstamcellen en vroeger in 2012 heeft hij en zijn team de resultaten van een klinische proef gepubliceerd, waarbij ze de hartaanval repareren door gebruik te maken van de eigen stamcellen van de patiënten om een ​​gezonde hartspier te herwinnen.

De onderzoekers suggereren of verdere studies hun aanpak dan bevestigen Een therapie kan worden ontwikkeld waardoor Tbx18 dirently in het hart van een patiënt wordt geïnjecteerd of door pacemaker cellen in het laboratorium te maken en vervolgens in het hart van de patiënt te transplanteren .

Echter, therapie op basis van deze methode is nog steeds verreweg, aangezien verdere studies om te bewijzen dat veiligheid en werkzaamheid ook nodig zouden zijn voordat menselijke klinische proeven zouden kunnen overwegen.

Onlangs heeft de American Heart Association zijn prestigieuze jonge onderzoeker award uitgereikt, de Louis N. en Arnold M. Katz Basic Research Prize, naar Cho voor zijn werk op biologische pacemaker technologie.

Fondsen uit het Hartstamcellencentrum van de Cedars-Sinai, het Hartstamcellencentrum, de Heart Rhythm Society, de Heart and Stroke Foundation van Canada, de American Heart Association, het National Heart, Long and Blood Institute en Mark S. Siegel Family Professorship, Hielp de studie te financieren.

Wat is cricket? (Video Medische En Professionele 2022).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Cardiology