Bolile cardiovasculare, inclusiv infarctul miocardic, reprezintă principala cauză de deces la nivel mondial. Oamenii de ştiinţă au reuşit acum să reprogrameze celulele inimii pentru ca un cord deteriorat să se poată reface şi să fie aproape ca unul nou.
Un studiu preclinic recent, realizat pe şoareci, dezvăluie o modalitate prin care oamenii de ştiinţă au reuşit să „dea timpul înapoi" după un infarct miocardic, pentru a reface ţesutul inimii.
Cercetătorii din spatele lucrării au folosit molecule de ARN pentru a instrui celulele dintr-un cord afectat să elimine ţesutul cicatricial şi să recreeze muşchiul cardiac, permiţându-i inimii să funcţioneze din nou ca nouă.
„Inimile umane adulte nu se repară foarte bine", spune Conrad Hodgkinson, profesor asociat de medicină şi patologie la facultatea de medicină a universităţii Duke, din Statele Unite, care a supervizat studiul.
Odată ce un individ suferă un infarct sau inima suferă orice tip de leziuni, nu există capacitatea de a înlocui muşchiul cardiac care moare.
„Aşadar, inima, pentru a nu exploda, activează fibroblastele pentru ca acestea să se deplaseze la loccul leziunilor şi să cicatrizeze ţesutul", explică profesorul american.
La fel ca cicatricile de pe piele care rezultă în urma unei răni sau a unei intervenţii chirurgicale, ţesutul cicatricial generat în inimă după un infarct este dur şi neflexibil şi poate împiedica organul să funcţioneze la potenţialul său maxim, a spus prof. Hodgkinson.
Împreună cu echipa sa, omul de ştiinţă a vrut să găsească o modalitate eficientă de a transforma ţesutul cicatricial înapoi în muşchi cardiac funcţional pentru a inversa, în esenţă, efectele unui infarct.
Pentru a face acest lucru, cercetătorii şi-au propus să găsească o modalitate de a transforma fibroblastele, un tip de celule care contribuie la formarea ţesutului conjunctiv, în celule ale muşchiului cardiac prin intermediul unui proces numit reprogramare celulară.
Ccercetătorii au reuşit să livreze instrucţiuni pentru reprogramarea celulelor prin intermediul moleculelor de ARN, şi aşa au descoperit că fibroblastele adulte nu sunt foarte bune la respectarea acestor instrucţiuni şi sunt rezistente la reprogramare.
(Foto: Celule musculare cardiace derivate din fibroblaste cardiace. Markerul fibroblastelor Fsp1 (roşu), markerul celulelor musculare cardiace troponina I (verde) şi nucleii (albastru). Credit: Conrad Hodgkinson).
„Am descoperit că, dacă luăm fibroblaste cardiace de la persoane mai tinere, acestea se reprogramează foarte bine", explică Hodgkinson.
„Dar, dacă luăm fibroblaste cardiace de la adulţi, acestea nu răspund, de fapt, deloc. Aşadar, am încercat să înţelegem dacă nu cumva procesul de îmbătrânire interferează de fapt cu reprogramarea fibroblastelor".
Profesorul Hodgkinson şi echipa sa au descoperit că un senzor de oxigen proteic, Epas1, împiedică fibroblastele adulte să se reprogrameze. Cercetătorii au reuşit să exploateze capacitatea de regenerare a celulelor tinere prin blocarea Epas1 în fibroblastele adulte.
„Atunci când am inversat procesul de îmbătrânire a fibroblastelor, făcându-le practic să creadă că sunt din nou tinere, am transformat mai multe astfel de celule în muşchi cardiac", a declarat Hodgkinson.
Cercetătorii au formulat un cocktail de molecule de ARN pe care le-au împachetat în exosomi, un produs natural produs de majoritatea celulelor. Această tehnologie le-a permis să livreze exozomii fără intervenţii chirurgicale. Pachetele de exozomi au proprietăţi unice care le ghidează către fibroblastele cardiace din interiorul unei leziuni ale inimii.
„Exozomii sunt un fel de pungi de cumpărături", explică profesorul. „Celula pune o mulţime de lucruri aici pentru a trimite semnale către alte celule. Sunt o modalitate prin care celulele pot vorbi între ele".
Atunci când cercetătorii au folosit exozomii plini de ARN pentru a instrui fibroblastele să se reprogrameze la un şoarece care tocmai suferise un infarct miocardic, rezultatele au fost, potrivit prof. Hodgkinson, „impresionante".
„Am reuşit să recuperăm aproape toată funcţia cardiacă pierdută după un infarct prin inversarea îmbătrânirii fibroblastelor din inimă", a spus el.
Descoperirile au fost publicate în Journal of Biological Chemistry.
Reprogramarea celulară, împreună cu inversarea îmbătrânirii celulare, are aplicaţii viitoare nelimitate, inclusiv refacerea pierderii de neuroni în creierul pacienţilor cu demenţă şi eliminarea cicatricilor cutanate la pacienţii cu psoriazis fără intervenţii chirurgicale invazive, a mai precizat profesorul Hodgkinson.
