Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Эксперимент красивый, но…

Генетический кардиостимулятор работает от света

Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь» 

Хотя электрокардиостимуляторы спасают множество жизней – по статистике, более 3 млн людей по всему миру носят в себе такие устройства – их использование сопряжено с определёнными неудобствами. Электрокардиостимулятор, или искусственный водитель ритма, помогает восстановить нормальную частоту и периодичность сердечных сокращений – в противном случае расстройства ритма могут привести к довольно тяжёлым последствиям для всего организма, вплоть до смерти. Но для того, чтобы водитель ритма заработал, его электроды нужно вживить в сердце, провода от них подключить к генератору импульсов, который вживляют под кожу. 

Со временем кардиостимуляторы становились всё меньше, а электроды с проводками стало возможным вводить в сердце с помощью катетера просто через вены. Однако каким бы маленьким ни был стимулятор и какими бы тонкими ни были его провода, ему всё равно нужно менять батарейки, а это означает неизбежную операцию, пусть и небольшую. Кроме того, проводки с электродами, тянущиеся к сердцу, могут изнашиваться, и время от времени их тоже нужно менять. С другой стороны, из-за необходимости тянуть провода мы не можем поставить стимулятор, куда вздумается, и не можем использовать много точек для стимуляции. Самому сердцу не всегда «нравится», что его стимулируют внешним устройством. Наконец, если речь идёт о детях, то им не всегда вообще можно поставить искусственный водитель ритма. 

Уди Нусинович (Udi Nussinovitch) и Лиор Гепстейн (Lior Gepstein) из Израильского технологического института Технион предложили своеобразную модель кардиостимулятора, у которого нет ни проводов, ни электродов, ни батареек и который работает в буквальном смысле на свету (The Illuminated Heart). По сути, никакого стимулятора в виде внешнего устройства тут вообще нет – исследователи ввели в клетки сердца оптогенетическую модификацию, что и позволило управлять сердечными сокращениями. Общий смысл оптогенетических методов в том, что в клетку внедряется ген светочувствительного белка – такой белок, встроившись в клеточную мембрану, в ответ на световой импульс открывает в мембране ионные каналы. А как мы знаем, именно перераспределение ионов с обеих сторон мембраны и создаёт электрохимический импульс. Оптогенетика нашла широчайшее использование в нейробиологии: внедрив в нейрон светочувствительный белок, мы можем произвольно, с помощью световых сигналов, генерировать сигнал в цепочке нейронов. 

Но ведь и сердечный ритм зависит от электрохимических импульсов (напомним, что, хотя в сердце и есть волокна вегетативной нервной системы, некоторые особенные клетки миокарда могут сами генерировать ритмические сигналы, формируя так называемую проводящую систему сердца). И ничто не мешает внедрить оптогенетический механизм в сердце. 

Исследователи так и сделали: с помощью специального «одомашненного» вируса они внедрили в желудочки сердца крыс водорослевый светочувствительный белок ChR2 (channelrhodopsin-2), реагирующий на синий свет. (Одноклеточным зелёным водорослям, вроде хламидомонад, этот белок помогает искать более освещённые места.) В статье в Nature Biotechnology (Optogenetics for in vivo cardiac pacing and resynchronization therapies) авторы пишут, что они могли настраивать частоту сердечных сокращений животных с помощью синих вспышек. Вирус позволяет доставить белок в самые разные участки сердечной мышцы, поэтому контролировать сердце можно с большей эффективностью, ведь на внешний сигнал здесь отзываются сразу много клеток из разных мест. 

Чтобы «включить» оптобелок, не нужно никаких электродов: синий свет снаружи, хотя и довольно плохо проникает сквозь живые ткани, всё же может дойти до сердца. Но – только если речь идёт о крысе. У мало-мальски крупного животного, не говоря уже о человеке, сердце лежит глубже, так что здесь нужно подумать о том, световая волна какой длины сможет до него добраться и, соответственно, какой понадобится светочувствительный белок. Здесь могли бы подойти красные и инфракрасные области спектра, и, если дело дойдёт до экспериментов с приматами, именно такие волны и будут использовать. 

Стоит заметить, впрочем, что есть и другие подходы к созданию беспроводного кардиостимулятора. Около года назад мы писали о разработке сотрудников Стэнфордского университета, которые предложили поддерживать работу ритмоводителя с помощью генератора электромагнитных волн, расположенного просто на поверхности тела. Другая идея принадлежит исследователям из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне – они смогли заставить кардиостимулятор работать от самой сердечной мышцы, за счёт энергии его сокращений. Но, конечно, оптогенетический подход выглядит самым радикальным – здесь вообще не нужно вживлять в сердце никакого устройства.

(Стоит заметить, впрочем, что год назад коллеги изобретателей этого вычурного метода, потренировавшись на морских свинках, проверили на свиньях метод прямого превращения кардиомиоцитов в клетки, генерирующие электрические импульсы. И представьте, что будет, если у нагрудного лазера неожиданно сядет батарейка… Так что работа, несомненно, изящная, но дойдёт ли она до внедрения, сомнительно – ВМ.)

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
01.07.2015

Читать статьи по темам:

генотерапия сердце Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Генотерапия вместо кардиостимулятора

Минимально инвазивный геннотерапевтический подход позволяет превращать неспециализированные кардиомиоциты в клетки, генерирующие электрические импульсы, необходимые для поддержания ритмичного сокращения сердечной мышцы.

читать

Генотерапия наследственных болезней: очередной успех

Тринадцатилетний француз, страдающий серповидно-клеточной анемией, смог обходиться без переливания крови в течение трех месяцев после проведения генной терапии.

читать

Реакцию «трансплантат против хозяина» можно предотвратить

Однократное введение безвредного препарата нейтрализует тяжелый и часто приводящий к летальному исходу побочный эффект трансплантации гемопоэтических стволовых клеток от полусовместимого донора – реакцию «трансплантат против хозяина».

читать

Эффект генотерапии слепоты может быть временным

Три исследовательские группы сообщили о противоречивых результатах генотерапии редкой формы наследственной слепоты – амавроза Лебера: у одних эффект оказался «долгоиграющим», тогда как другие зарегистрировали постепенное ухудшение состояния пациентов.

читать

Можно ли редактировать геном жизнеспособных эмбрионов?

Новый закон должен запретить государственное финансирование программ, в которых используются нежизнеспособные эмбрионы, полученные в результате оплодотворения яйцеклетки двумя сперматозоидами.

читать

Генотерапия яйцеклеток вместо «трехродительских» детей?

Альтернативная методика предполагает нейтрализацию неисправных митохондрий в яйцеклетках. Будет ли это эффективнее и безопаснее, пока неизвестно, но фанатичные блюстители биоэтики наверняка будут протестовать и против такого подхода.

читать