Гидрогель для инъекций может смягчить повреждение правого желудочка сердца при хронической перегрузке давлением, согласно новому исследованию, опубликованному 6 марта в Journal of the American College of Cardiology: Basic to Translational Science.

Исследование, проведенное исследовательской группой из Калифорнийского университета в Сан-Диего, Технологического института Джорджии и Университета Эмори, проводилось на грызунах. В 2019 году было показано, что этот же гидрогель безопасен для людей в ходе одобренного FDA испытания фазы 1 на людях, перенесших сердечный приступ. В результате нового доклинического исследования FDA одобрило исследовательскую заявку на новое лекарственное средство для исследователей из Emory и Georgia Tech, чтобы начать клинические испытания гидрогеля на педиатрических пациентах в ближайшие месяцы, как только будут получены официальные разрешения.

В данном случае гидрогель для инъекций предназначен для детей, родившихся с заболеванием, которое оставляет их с недоразвитым нефункционирующим левым желудочком. Это заболевание, известное как синдром гипоплазии левых отделов сердца, составляет менее 4 процентов врожденных пороков сердца. Но оно является причиной 40 процентов смертей, связанных с пороками сердца у новорожденных. Выживаемость пациентов с этим заболеванием составляет 35%.

Современные методы лечения состоят из серии из трех операций на открытом сердце, все до достижения пациентом 5-го года жизни, которые перенаправляют насыщенную кислородом кровь в правый желудочек. Педиатрические пациенты, которые доживают до детства после операции, также получают медикаментозную и физиотерапевтическую терапию, а также специальную диету. Но эта паллиативная операция требует определенных затрат. В здоровом сердце работа правого желудочка заключается в перекачивании крови в легкие; работа, которая предполагает работу с кровью при более низком давлении и меньшем объеме. Когда правый желудочек вынужден перекачивать кровь по всему организму, у него развивается ряд неадаптивных черт, включая чрезмерно большие мышцы и образование рубцов. В конечном итоге правый желудочек начинает отказывать, и пациентам потребуется пересадка сердца.

«Насколько нам известно, это первый случай, когда инъекционная терапия биоматериалом была оценена для смягчения правожелудочковой сердечной недостаточности», сказал Джервон Д. Хантер, первый автор статьи, который родом из Порт-Гибсона, штат Миссури, и получил докторскую степень в отделении биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего.

В исследовании на грызунах введение гидрогеля в правый желудочек улучшило функцию и позволило сердцу переносить повышенное кровяное давление и объем. Лечение также замедлило скорость образования рубцов на тканях и неадаптивный рост мышц. Есть надежда, что инъекция гидрогеля увеличит продолжительность работы сердца пациента.

Это не лекарство, но наша цель — продлить жизнь пациента «.

Карен Кристман, профессор биоинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего и автор статьи

Лечение также может значительно улучшить качество жизни пациентов, способствуя улучшению когнитивных функций и росту.

«Они могли бы подождать, пока не смогут попасть в список на пересадку сердца взрослым», — сказал Майкл Э. Дэвис, один из старших авторов статьи и директор Центра исследований сердца и исходов у детей (HeRO) при Детском здравоохранении Атланты и профессор биомедицинской инженерии в Технологическом институте Джорджии и Медицинской школе Университета Эмори.

Гидрогель изготавливается из внеклеточного матрикса сердца, который очищается от клеточного содержимого в процессе очистки; высушивается и измельчается в виде порошка; а затем разжижается до жидкости, которую можно легко вводить в сердце. При достижении температуры тела и рН жидкость превращается в полутвердый пористый гель, который стимулирует собственные клетки пациента повторно заселять участки поврежденной сердечной ткани и улучшать функцию сердца.

Положительные результаты

Доклинически действие препарата впервые проявилось через две недели после инъекции.

Исследователи из лаборатории Кристмана приготовили гидрогель из тканей как правого, так и левого желудочков сердца свиньи. Интересно, что ткани с каждой стороны сердца сильно различаются.

Гидрогели с обеих сторон сердца улучшают систолическую функцию – способность сердца перекачивать кровь. Они также уменьшают рост сердечной мышцы и кровоточивость, стимулируя образование и рост артериол. Но в целом гидрогель, полученный из ткани левого желудочка, оказался более эффективным. Вероятно, это связано с тем, что гидрогель, полученный из ткани правого желудочка, богаче коллагеном 1 типа, что, возможно, привело к усилению воспалительной реакции, наблюдаемой в группе, получавшей гидрогель для правого желудочка.

Введенный гидрогель также влиял на экспрессию генов, в частности на пути, связанные с восстановлением сердца, включая развитие системы кровообращения, мышечной структуры и сосудистой сети, а также на регуляцию иммунного ответа и клеточного ответа на кислородсодержащие соединения.