Исследователи из Национального кардиологического центра Сингапура (NHCS) успешно создали человеческую клеточную модель аритмогенной кардиомиопатии правого желудочка (ARVC), наследственного заболевания сердечной мышцы, которое подвергает человека высокому риску развития угрожающих жизни аритмий и внезапной сердечной смерти. Исследовательская группа NHCS обнаружила, что ключевые характеристики заболевания, такие как аномальные "жировые изменения" и измененное распределение белков, участвующих в межклеточных связях (называемых десмосомальными белками), воспроизводится в клетках сердца. Эта новая клеточная модель для изучения болезни может помочь улучшить понимание того, как эти мутации приводят к аритмиям и клиническим проявлениям ARVC. Исследование, первое в своем роде в мире, было опубликовано в European Heart Journal, ведущем международном рецензируемом журнале в июле 2012 года.
Модель клеток сердца человека была разработана с использованием технологии индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) для конкретного пациента, которая преобразует образцы кожи пациента с ARVC в клетки сердечной мышцы на чашке Петри вне тела. Этот метод основан на революционной технологии iPSC преобразования клеток кожи в стволовые клетки, разработанной профессором Шинья Яманака, лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине 2012 года. Исследовательская группа NHCS сделала шаг вперед, разработав ключевое клиническое применение технологии ИПСК путем репликации собственных сердечных клеток за пределы тела для изучения генетических сердечно-сосудистых заболеваний.
Доцент Филип Вонг, директор отдела исследований и разработок NHCS, сказал:, "Впервые мы создали «хрустальный шар» болезни вне тела, чтобы изучить детальную генетическую структуру пациента и ее связь с проявлением болезни. Теперь появятся значительные возможности для безопасного изучения воздействия факторов окружающей среды и методов лечения, включая генную и лекарственную терапию, на такие заболевания, поскольку их не нужно тестировать на пациентах в первую очередь."
Генетические мутации в ARVC обычно влияют на функцию десмосом, которые представляют собой структуры, которые прикрепляют клетки сердечной мышцы друг к другу. Десмосомы придают силу сердечной мышце и играют сигнальную роль между соседними клетками. Без нормальных десмосом клетки сердечной мышцы будут отделяться друг от друга и умирать, особенно когда сердечная мышца подвергается стрессу (например, во время интенсивных упражнений). Поврежденная сердечная мышца постепенно замещается жировой и рубцовой тканью. Эти изменения также нарушают электрические сигналы, контролирующие сердцебиение, что может привести к опасной аритмии и внезапной сердечной смерти.
ARVC встречается примерно у 1 из 2 000–1 из 5 000 человек. Заболевание может быть недооценено, поскольку его трудно обнаружить у людей с легкими симптомами или без них. "Хотя ARVC является редким заболеванием, оно чаще обнаруживается у молодых людей в возрасте от 20 до 30 лет, особенно у мужчин, и является более смертельным в этой возрастной группе," сказал д-р Реджинальд Лью, заместитель директора отдела исследований и разработок, NHCS и главный исследователь исследования. Д-р Лью также является доцентом Высшей медицинской школы Сингапура Duke-NUS (Duke-NUS). ARVC может не иметь никаких симптомов, особенно на ранних стадиях. Общие симптомы, если они действительно возникают, включают учащенное сердцебиение, головокружение и обмороки. Те, у кого в семейном анамнезе была внезапная сердечная смерть, подвергаются более высокому риску.
Команда также успешно использовала технологию iPSC для воспроизведения других наследственных заболеваний сердечного ритма, таких как синдром удлиненного интервала QT (LQTS) и синдром Бругада. Эти заболевания вызваны мутациями в генах, кодирующих белки, контролирующие электрическую активность сердца, что может привести к желудочковым аритмиям, потере сознания и внезапной сердечной смерти.
"Наш успех в использовании ИПСК в качестве платформы для изучения генетических сердечно-сосудистых заболеваний стал возможным благодаря четкому и сплоченному взаимодействию между учеными-исследователями, клиницистами и биомедицинскими инженерами. Совместные усилия с другими ведущими научно-исследовательскими учреждениями Сингапура, включая Duke-NUS, NUS и A * STAR, позволили NHCS занять лидирующие позиции в мире в этой области и укрепить репутацию Сингапура как лидера в области трансляционных исследований сердечно-сосудистой системы," сказал доцент Вонг. За признанием последовали приглашения к сотрудничеству со стороны других международно признанных исследовательских центров, работающих в этой области.
В состав исследовательской группы из 10 человек входят шесть ученых-исследователей, два ученых-клинициста и два сотрудника отделения электронной микроскопии Медицинской школы Юн Лу Линя Национального университета Сингапура. Трехлетний проект, который начался в 2010 году, поддерживался исследовательским грантом Goh Foundation и управлялся через Duke-NUS.
"На следующем этапе мы используем эту модель ARVC, чтобы лучше понять болезнь, и специально использовать такие модели для стратификации пациентов с риском сердечных аритмий. Такие модели позволят нам безопасно измерять риск у людей и более точно адаптировать индивидуальные профилактические программы и лечение к пациентам, i.е. практика «стратифицированной и персонализированной» медицины," сказал доцент Вонг.