تکنولوژی جدید سلول های قلبی را پس از یک حمله قلبی بازسازی می کند

 

یافته های انقلابی محققان UH، پتانسیل تبدیل شدن به یک روش بالینی قدرتمند برای درمان بیماری قلبی را دارد.

“یک روش بالینی قدرتمند برای درمان بیماری قلبی می­تواند نتیجه ­ی ­کشف اخیر باشد. “ رابرت اسکوآرتز

 

رابرت اسکوآرتز، هوگ و لیلی کرانز کولن استاد زیست­ شناسی و تکنولوژی، مطالعاتی که در ژورنال Cardiovascular Aging چاپ شده ­است را رهبری کردند. اعتبار: دانشگاه هیوستون

 

 

محققین دانشگاه هیوستون یک تکنیک فوق ­العاده را توسعه دادند که در موش، نه تنها سلول­ های­ عضله قلبی را بعد از یک حمله قلبی یا نارسایی قلبی حفظ کرد، بلکه به بازسازی سلول­ ها نیز کمک کرد.

به گفته رابرت اسکوآرتز، هوگ ری و لیلی کرانز کولن، استاد برجسته زیست شناسی و بیوشیمی در دانشکده علوم طبیعی و ریاضی UH، این کشف بی ­نظیر که در مجله Cardiovascular Aging چاپ شده ­است، پتانسیل تبدیل شدن به یک استراتژِی بالینی برای درمان بیماری قلبی در مردم را دارا است.

روش نوآورانه ­ای که اعضای تیم استفاده کردند این بود که فاکتورهای ­رونویسی جهش یافته، که پروتئین ­هایی­ هستند که رونویسی DNA به RNA را تنظیم می­کنند را با استفاده از ریبونوکلئیک اسید پیام ­رسان سنتز­شده، به قلب موش برسانند.

رابرت اسکوآرتز، کسی که این مطالعه را با دکتر سیو ژیاو که به تازگی فارغ­ التحصیل شده و دیناکار لیر که استادیار گروه زیست­ شناسی و بیوتکنولوژی است، هدایت کرده است می­گوید: هیچ کس قادر نیست این کار را تا این حد انجام دهد و ما فکر می­کنیم این می­تواند یک درمان احتمالی برای انسان­ ها باشد.

mRNA سنتزیست که به رشد، شبیه رشد سلول ­های ­بنیادی کمک می­کند.

محققان نشان می ­دهند که دو فاکتور رونویسی جهش یافته ­ی ­ Stemin  و YAP5SA، به صورت پشت سر هم برای افزایش تولید سلول­ های ­قلبی یا سلول­ های ­­عضله قلبی که از قلب موش گرفته شدند، کار می­کنند. این آزمایش ­ها به صورت آزمایشگاهی روی محیط­ های کشت بافت اجرا شدند.

ژیاو می­گوید: ما سعی بر تمایز زدایی از کاردیومیست به یک حالت شبه بنیادی ­تر داریم تا آنها بتوانند بازسازی و تکثیر شوند.

استامین ویژگی­ های ­بنیادی را در کاردیومیست­ ها روشن می­ کنند. نقش حیاتی استامین در آزمایش ­هایشان توسط لیر کشف شد، کسی که می­گوید فاکتور رونویسی یک تغییر دهنده بازی است. در همین حال، YAP5SA از طریق افزایش رشد اندام کار می ­کند که سبب می­ شود سلول ­های ­قلبی بیشتر تقسیم شوند.

درمان قلبی MI mRNA

این شکل یک مثال از ترمیم قلب انفارکتوسی موش بالغ را نشان می ­دهد که توسط تزریق­ های ­ترکیب mRNA استامین و YAP5SA ممکن شده است. بعد از چهارهفته، قلب ­های ­برش داده شده­ ی ­قرمز رنگ ، کاهش محسوس ناحیه گرفتگی را نشان دادند. اعتبار: مجله Cardiovascular Aging

در یک مطالعه جداگانه در همین مجله، گزارش شد که استامین و YAP5SA قلب آسیب­ دیده موش را در شرایط in vivo ترمیم کرده ­اند. قابل توجه است که پس از تزریق این فاکتورهای رونویسی به قلب، هسته‌ های میوسیت حداقل 15 برابر در 24 ساعت، بیشتر تکثیر شدند.

بردلی مک کانل استاد فارماکولوژی و دانشجوی فارغ التحصیل امیلیو لوسرو در دانشکده داروسازی UH با تولید مدل موش بالغ مبتلا به انفارکتوس در این مطالعه همکاری کردند.

شوارتز گفت: وقتی هر دو فاکتور رونویسی به قلب موش بالغ مبتلا به انفارکتوس تزریق شد، نتایج خیره کننده بود. آزمایشگاه متوجه شد که میوسیت ‌های قلبی به سرعت در عرض یک روز تکثیر می‌شوند، در حالی که قلب‌ها طی یک ماه پیش ، تقریباً با عملکرد پمپاژ  طبیعی و با وجود کمی اسکلروزیز ترمیم شدند.

به گفته شیائو، یک فایده مازاد استفاده از mRNA سنتزی این است که برخلاف انتقال ویروسی، طی چند روز ناپدید می ­شود. ژن ‌درمانی‌ هایی که توسط  وکتورهای ویروسی به سلول ‌ها اجرا می ‌شوند، نگرانی‌ های ایمنی زیستی متعددی را ایجاد می‌ کنند چرا که نمی ‌توان آنها را به راحتی متوقف و مهار کرد. از سوی دیگر، در ارسال با اساس mRNA به سرعت تمام می ­شود­ و ناپدید می ­شود.

تعداد محدود از کاردیومیوسیت ها

شوارتز و ایر چندین سال روی این پروژه کار کردند و شیائو در طول تحصیلات دکتری خود در UH بر روی این تحقیق تمرکز کرد. او در پاییز 2020 فارغ التحصیل شد.

“I feel honored and lucky to have worked on this,” Xiao said. “This is a huge study in heart regeneration especially given the smart strategy of using mRNA to deliver Stemin and YAP5SA.”

The findings are especially important because less than 1% of adult cardiac muscle cells can regenerate. “Most people die with most of the same cardiomyocytes they had in the first month of life,” she said. When there is a heart attack and heart muscle cells die, the contracting ability of the heart can be lost.

شیائو گفت: “من از اینکه روی این پروژه کار کردم، احساس افتخار و خوش شانسی می­کنم. این یک تحقیق عظیم در حوزه بازسازی قلب است ؛ به ویژه که از استراتژی هوشمندانه استفاده  از mRNA برای تحویل Stemin و YAP5SA بهره گرفته شده ­است.”

این یافته ها به طور ویژه ­ای نیز مهم هستند از این جهت که کمتر از 1 درصد از سلول­ های عضله قلب بالغ توانایی بازسازی دارند. شیائو گفت: “بیشتر مردم با همان کاردیومیوسیت هایی که در ماه اول زندگی داشتند، می ­میرند.” هنگامی که حمله قلبی رخ می دهد و سلول ­های ماهیچه قلب از بین می ­روند، توانایی انقباض قلب نیز ممکن است از بین برود.

منبع:

“Mutant SRF and YAP synthetic modified mRNAs drive cardiomyocyte nuclear replication” by Siyu Xiao, Rui Liang, Azeez B. Muili, Xuanye Cao, Stephen Navran, Robert J. Schwartz and Dinakar Iyer, 19 May 2022, The Journal of Cardiovascular Aging.

سرمایه مورد نیاز برای این مطالعه تا حدی توسط دانشگاه هیوستون، یک مدیر در Cullen Endowed ، هیئت هماهنگی آموزش عالی تگزاس، بنیاد Leducq و یک قرارداد تحقیقاتی حمایتی از Animatus Biosciences LLC تامین شد.