„Ovaj biomaterijal omogućava lečenje oštećenog tkiva iznutra ka spolja“, rekla je Karen Kristman, profesor bioinženjeringa na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu i vodeći istraživač tima koji je razvio materijal. „To je novi pristup regenerativnom inženjeringu.“
Studija o bezbednosti i efikasnosti biomaterijala kod ljudi mogla bi da počne u roku od jedne do dve godine, dodao je Kristman. Tim, koji okuplja bioinženjere i lekare, predstavio je svoje nalaze u izdanju Nature Biomedical Engineering od 29. decembra.
Procenjuje se da postoji oko 785.000 novih slučajeva srčanog udara u Sjedinjenim Državama svake godine, a ne postoji uspostavljen tretman za popravku nastalog oštećenja srčanog tkiva. Nakon srčanog udara, razvija se ožiljno tkivo, koje smanjuje funkciju mišića i može dovesti do kongestivne srčane insuficijencije.
„Bolest koronarne arterije, akutni infarkt miokarda i kongestivna srčana insuficijencija i dalje su najteži problemi javnog zdravlja koji utiču na naše društvo danas“, rekao je dr Rajan R. Rivs, lekar u Odeljenju za kardiovaskularnu medicinu UC San Dijega. „Kao interventni kardiolog koji svakodnevno leči pacijente sa koronarnom bolešću i kongestivnom srčanom insuficijencijom, voleo bih da imam još jednu terapiju za poboljšanje ishoda pacijenata i smanjenje iscrpljujućih simptoma.
U prethodnim studijama, tim koji je predvodio Kristman razvio je hidrogel napravljen od prirodne skele srčanog mišićnog tkiva, takođe poznatog kao ekstracelularni matriks (ECM), koji se može ubrizgati u oštećeno srčano mišićno tkivo preko katetera. Gel formira skelu u oštećenim delovima srca, podstičući rast i popravku novih ćelija. Rezultati uspešnog kliničkog ispitivanja faze 1 na ljudima objavljeni su u jesen 2019. Ali pošto ga treba ubrizgati direktno u srčani mišić, može se koristiti samo nedelju dana ili više nakon srčanog udara – pre bi rizikovao da izazove štetu zbog igle -procedura ubrizgavanja zasnovana na.
Tim je želeo da razvije tretman koji bi se mogao primeniti odmah nakon srčanog udara. To je značilo razvoj biomaterijala koji bi se mogao ubrizgati u krvni sud u srcu istovremeno sa drugim tretmanima kao što su angioplastika ili stent, ili ubrizgan intravenozno.
„Pokušali smo da dizajniramo terapiju biomaterijalom koja bi mogla da se isporuči u teško dostupne organe i tkiva, i došli smo do metode da iskoristimo prednosti krvotoka – sudova koji već snabdevaju krvlju ovim organima i tkivima“, rekao je Martin Spang, prvi autor lista, koji je doktorirao. u Christmanovoj grupi na odeljenju za bioinženjering Šu Čien-Gene Laj.
Jedna od prednosti novog biomaterijala je to što se ravnomerno raspoređuje po oštećenom tkivu, jer se infundira ili ubrizgava intravenozno. Nasuprot tome, hidrogel ubrizgan preko katetera ostaje na određenim lokacijama i ne širi se.
Istraživači u Christmanovoj laboratoriji počeli su sa hidrogelom koji su razvili, a za koji se pokazalo da je kompatibilan sa injekcijama krvi u okviru bezbednosnih ispitivanja. Ali veličina čestica u hidrogelu bila je prevelika da bi ciljala krvne sudove koji propuštaju. Spang, zatim doktorat. student u Christmanovoj laboratoriji, rešio je ovaj problem stavljanjem tečnog prekursora hidrogela kroz centrifugu, što je omogućilo da se odvoje veće čestice i zadrže samo čestice nano veličine.
Dobijeni materijal je stavljen kroz dijalizu i sterilno filtriranje pre nego što je osušen zamrzavanjem. Dodavanje sterilne vode konačnom prahu dovodi do biomaterijala koji se može ubrizgati intravenozno ili ubrizgati u koronarnu arteriju u srcu.
Istraživači su zatim testirali biomaterijal na modelu srčanog udara. Očekivali su da će materijal proći kroz krvne sudove u tkivo jer se nakon srčanog udara razvijaju praznine između endotelnih ćelija u krvnim sudovima.
Ali desilo se nešto drugo. Biomaterijal se vezuje za te ćelije, zatvarajući praznine i ubrzavajući zarastanje krvnih sudova, smanjujući upalu kao rezultat. Istraživači su testirali biomaterijal i na svinjskom modelu srčanog udara, sa sličnim rezultatima.
Tim je takođe uspešno testirao hipotezu da bi isti biomaterijal mogao da pomogne u ciljanju drugih vrsta zapaljenja u modelima pacova traumatske povrede mozga i plućne arterijske hipertenzije. Christmanova laboratorija će preduzeti nekoliko pretkliničkih studija za ova stanja.
„Dok je većina rada u ovoj studiji uključivala srce, mogućnosti lečenja drugih teško dostupnih organa i tkiva mogu otvoriti polje biomaterijala / tkivnog inženjeringa u lečenju novih bolesti“, rekao je Spang.
U međuvremenu, Christman i Ventrik Bio, Inc., startup čiji je suosnivač, planiraju da zatraže odobrenje od FDA da sprovedu studiju na ljudima o primeni novog biomaterijala za srčana oboljenja. To znači da klinička ispitivanja na ljudima počinju za jednu ili dve godine.
„Jedan od glavnih razloga zbog kojih lečimo tešku bolest koronarnih arterija i infarkt miokarda je da sprečimo disfunkciju leve komore i progresiju do kongestivne srčane insuficijencije“, rekao je dr Rivs. „Ova terapija koja se lako primenjuje ima potencijal da igra značajnu ulogu u našem pristupu lečenju.“
