Тканевая инженерия в лечении сердечной недостаточности. Стволовые клетки применяемые в кардиологии
В противовес клеточной терапии, при которой отдельные клетки должны интегрироваться в рубцовую ткань, тканевая инженерия, по сути, нацелена на создание тканевых трансплантатов. Большие конструктивные элементы сердечной мышцы можно создать с помощью популяций кардиальных клеток, используемых для создания «инженерной сердечной ткани». До настоящего времени было сложно создать in vitro ткань с контрактильными свойствами и в объеме, достаточном для поддержания нарушенных функций сердца.
Для формирования миокардиальной ткани in vitro создавали различные условия выращивания и использовали комбинации разных клеточных смесей (например, неонатальные КМЦ, фибробласты, скелетные миобласты, ЗСК и ЭСК). Имплантация «инженерной сердечной ткани» из неонатальных КМЦ крыс после ИМ улучшала сократительную функцию и показала электрическую совместимость с нативным миокардом. В другом исследовании использовали инженерные тканевые конструкции, содержащие клетки, полученные из скелетных мышц; исследователи заявили, что клетки скелетных мышц электрически совместимы с протеинами щелевидных соединений (по сравнению с результатами, полученными при скелетно-мышечной клеточной терапии).
ЭСК являются альтернативным источником для создания сердечной ткани in vitro. Размер инженерных сердечных конструкций (если они не васкуляризованы и не перфузируются) ограничен диффузией кислорода, поэтому исследователи совмещают несколько отдельно выращенных специализированных тканевых колец.
На стыке тканевой инженерии и клеточной терапии постоянно растет интерес к созданию новых биоматериалов. Разработаны новые биоматериалы для использования в качестве желудочковых ограничителей и как подложку для тканевой инженерии in vitro. Инъекция такого биоматериала, как, например, самоорганизующиеся нановолокна, может адаптировать интрамиокардиальные клеточные микропространства для приживления и функциональной интеграции клеток при тканевой инженерии in situ с последующими регенерацией и восстановлением сердца.
Стволовые клетки применяемые в кардиологии
В настоящее время клиническую оценку проходят различные аутологичные зрелые клетки-предшественники (Кп). Первыми клетками, подходящими для клинических целей в качестве КМЦ, были предложены миобласты скелетных мышц — недифференцированные пролиферативно-компетентные клетки, которые являются предшественниками скелетных миоцитов. Для использования в клинике аутологичные человеческие миобласты выделяют из биоптатов скелетных мышц, размножают и подращивают ex vivo в течение нескольких суток или недель, а затем вводят непосредственно в стенку желудочка. Наиболее частым источником СК, используемых в настоящее время для восстановления сердца, является КМ.
Быстрому переходу от эксперимента к клинической практике способствовали более чем 30-летний клинический опыт и высокий профиль безопасности использования мононуклеарной фракции клеток для пересадки КМ. В большинстве случаев КМ аспирируют под местной анестезией и получают всю фракцию мононуклеаров (гетерогенная смесь клеток с различным процентом ГСК, ЭКп, МСК и SP-клеток). До настоящего времени выделенные клетки (производные КМЦ) вводили в сердце без предварительного доращивания ex vivo. В отдельных исследованиях использовали очищенные специфические субпопуляции, например фракции ГСК и ЭКп, экспрессирующие маркер протеин CD133+.
Выделенные из крови Кп использовали как для клинического восстановления сердца, так и при периферической ишемии. Исторически эти циркулирующие ЭКп использовали фактически во всех клинических исследованиях, в которых применяли КМ или его циркулирующие дериваты для лечения ишемизированного миокарда. Циркулирующие клетки выделяли из мононуклеарной фракции клеток крови, а затем проводили их селекцию путем культивирования в эндотелий-специфичной среде в течение 3 сут. В качестве альтернативы обогащенную специфическую подфракцию ГСК CD34+ получали из цельной крови после их мобилизации из КМ после назначения гранулоцитарного колониестимулирующего фактора (Г-КСФ) (Losordo и соавт.).
