Наночастицы позволят следить за введенными в сердце стволовыми клетками

Результаты экспериментов на животных и клинических исследований, при проведении которых для лечения тяжелых инфарктов миокарда или последующей сердечной недостаточности вводились стволовые клетки, не вызывают большого энтузиазма. Однако, по словам профессора Сэма Гамбхира (Sam Gambhir) из медицинской школы Стэнфордского университета, по крайней мере, отчасти это обусловлено неоптимальным выбором места введения клеток. Ультразвук позволяет увидеть место введения иглы с суспензией клеток, однако после того, как клетки попадают в ткань, отследить их судьбу невозможно.

В результате остаются без ответа основные волнующие исследователей вопросы: действительно ли клетки проникли в сердечную стенку? Если это произошло, то остались они там или покинули ткань сердца? Если они попали в сердечную стенку и остались там, как долго они сохраняли жизнеспособность? Делились ли они и формировали ли новый миокард?

Новый метод визуализации, разработанный группой профессора Гамбхира, позволяет наблюдать за процессом введения клеток в ткань с помощью ультразвука и в течение нескольких последующих недель отслеживать их перемещение по организму с помощью магнитно-резонансной томографии.

Это стало возможным благодаря разработанным учеными меткам – наночастицам, изготавливаемым из визуализируемого с помощью ультразвука оксида кремния с добавлением редкоземельного элемента гадолиния, являющегося контрастным веществом для магнитно-резонансной томографии.

Эксперименты показали, что мезенхимальные стволовые клетки, чаще всего используемые для восстановления повреждений сердечной мышцы, способны поглощать и удерживать разработанные наночастицы без ущерба для своей жизнеспособности, а также способности делиться и дифференцироваться в клетки миокарда.

При введении меченых наночастицами мезенхимальных стволовых клеток мышей, свиней и человека в ткань сердца здоровых мышей исследователи могли с помощью ультразвука наблюдать за клетками, покидающими кончик иглы, и корректировать зону введения. Спустя две недели при проведении магнитно-резонансной томографии они все еще регистрировали сильный сигнал, испускаемый введенными клетками. (В конечном итоге деление клеток приводит к снижению концентрации контрастного вещества в их цитоплазме и ослаблению сигнала до значений ниже предела обнаружения.)

Введение меченых наночастицами стволовых клеток не сопровождалось проявлениями токсичности или изменениями поведения животных по сравнению с животными группы контроля, получившими инъекции не содержащих наночастиц стволовых клеток. Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) уже одобряло применение наночастиц из оксида кремния в других целях. Токсичный в высоких дозах гадолиний также одобрен FDA для клинического применения в дозах, намного превышающих количество, необходимое для мечения сотен миллионов стволовых клеток. Однако ученые отмечают, что дополнительное изучение потенциальной токсичности наночастиц все равно необходимо.

В ближайшем будущем они планируют провести эксперименты на мышах и свиньях с моделированным повреждением сердца, а также детальное исследование токсичности наночастиц. В течение ближайших 3-5 лет они надеются начать клиническое исследование методики.

Статья J.V. Jokerst et al. Intracellular Aggregation of Multimodal Silica Nanoparticles for Ultrasound-Guided Stem Cell опубликована в журнале Science Translational Medicine.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Stanford University:
Stem cells entering heart can be tracked with nano-‘hitchhikers,’ scientists say.

25.03.2013