Сердечный приступ, инсульт и аритмии: органоиды, генная терапия и ИИ. Как исследования спасут сердце

Генная терапия развивается, по крайней мере, в отношении редких заболеваний сердца. Возможности, предоставляемые клеточной терапией для «замены» клеток миокарда, убитых ишемией, растут. Цель состоит в том, чтобы создавать все более миниатюрные кардиостимуляторы, например, построенные из клеток того же организма и готовые «раствориться». И сердечные клапаны, которые служат все дольше и дольше с течением времени. Все это, с своего рода всепроникающим зонтиком, связанным с использованием биоинженерии и искусственного интеллекта, а также разработкой органоидов. Благодаря аватарам, по сути, можно будет разрабатывать новые терапевтические стратегии, ожидая создания классического «запасного сердца».

Будущая проблема сердечно-сосудистых заболеваний, основной причины смерти в Италии и Европе, начинается с профилактики. И она направлена ​​на достижение того, что может показаться научной фантастикой. Но это не так. Просто подумайте о биологической терапии с прямым воздействием на сердце. «Генная и клеточная терапия переживают более длительный период вынашивания, отчасти из-за биологических и механических барьеров, присущих этому замечательному и столь стойкому органу.

Дороги генетики

«Но, — объясняет Джулио Помпилио , научный руководитель Centro Cardiologico Monzino Irccs и профессор кардиохирургии в Миланском университете, — благодаря технологическому прогрессу появились признаки того, что мы наконец-то идем по правильному пути, особенно в отношении генной терапии наследственных заболеваний сердца, за которые мы все лучше понимаем мутировавшие гены, ответственные за них». И это еще не все. Оружие для доставки правильных генов становится все более сложным: оно варьируется от вирусных векторов, способных переносить лечебный ген в клетки, до специализированных наночастиц, вплоть до прогресса генной инженерии, среди которых наиболее известен «генетический скальпель» Crispr/Cas. «В настоящее время проводятся клинические испытания некоторых из этих генетических заболеваний сердца, включая аритмогенные и гипертрофические кардиомиопатии или сердечный амилоидоз и дистрофическую кардиомиопатию», — говорит Помпилио. «Я считаю, что в течение следующего десятилетия некоторые из этих методов лечения станут частью клинической практики. Кроме того, хотя на более ранней клинической фазе появились генные терапии для лечения сердечной недостаточности, как вызванной генетическими причинами, так и в формах широкого спектра. Здесь планка еще выше, но интерес научного сообщества и промышленности силен. Последний аспект: я думаю, что «de profundis», предписанный многими специалистами для терапии сердечных клеток, которая не достигла ожидаемых результатов в лечении инфаркта миокарда, возможно, преждевременн: существуют испытания, которые, по-видимому, предлагают новые терапевтические возможности для подгрупп пациентов с запущенной ишемической болезнью сердца и сердечной недостаточностью с сильным воспалительным компонентом».

Инжиниринг для 5P

Ключ к успеху, короче говоря, называется исследованием. Но если специалисты будут в основе целесообразности лечения, все больше подстраиваемого под человека, инженерия будет направлять и направлять революцию, которая идет. Потому что благодаря методам, заимствованным из электроники и оптики, мы столкнемся с целевыми подходами. «Электроцевтика и биофотоника дают жизнь, соответственно, новым парадигмам электростимуляции (вспомните Neuralink) с миниатюризацией беспроводных стимуляторов (например, для стимуляции блуждающего нерва в случае сердечной недостаточности) и анализам для мониторинга оксигенации, глюкозы и холестерина в реальном времени, - объяснил Филиппо Молинари , профессор биоинженерии в Политехническом университете Турина, по случаю конференции «Изменения в кардиологии 2025». Но это еще не все.

Революция будет заключаться в возможности дублирования органов или создания цифровых близнецов для разработки персонализированных методов лечения. «На данный момент биопечать ограничивается созданием тканей и мини-органов ( орган-на-чипе ) для облегчения фармакологических исследований, но ведутся работы по печати целых органов, включая сердце. Все это, — подчеркивает эксперт, — в панораме, которая видит исследования, направленные на создание цифровых или биологических близнецов для персонализации методов лечения и точной медицины: они будут использоваться для генерации и регенерации, начиная с клеток отдельного пациента, а также для моделирования сердца субъекта и прогнозирования риска аритмии, сердечных приступов и т. д. Искусственный интеллект обеспечит основу для этих усилий, что приведет нас к медицине 5P: предиктивной, профилактической, персонализированной, партиципаторной, психосоциальной. Все с интеграцией клинических и генетических данных и информации, получаемой от носимых датчиков».

Кардиостимуляторы становятся все меньше и меньше

Между настоящим и будущим, в любом случае, технологиям суждено открыть новые подходы, даже в самых распространенных патологиях. Например, в форме все более интеллектуальных и миниатюрных кардиостимуляторов. «Революцией может стать использование клеток сердца, преобразованных в клетки кардиостимулятора, как предполагает эксперимент, представленный в Science Translational Medicine, — предполагает Джулио Молон , директор Комплексного операционного подразделения кардиологии Irccs Sacro Cuore в Неграре (Верона). Результат был получен путем инъекции гена, переносимого модифицированными вирусами: он перепрограммировал некоторые клетки сердца, и они смогли генерировать и проводить электрические импульсы. Если эта перспектива осуществится, мы могли бы прийти к кардиостимуляторам нового поколения». Но будьте осторожны: это не означает, что в то же время мы не работаем над тем, чтобы сделать «шаговые маркеры», используемые сегодня, все более эффективными. Например, воздействуя на батарею, которую со временем необходимо заменить, или на провода, соединяющие кардиостимулятор с сердцем. Иногда они действительно разрываются и могут инфицироваться.

«Мы работаем над тем, чтобы иметь кардиостимуляторы без риска инфекций, все меньшего размера, беспроводные, с возможно неисчерпаемой батареей. В этом смысле в Nature, — комментирует Молон, — был представлен кардиостимулятор толщиной один миллиметр и длиной 3,5, который прикладывается непосредственно к сердцу и питается от механизма, использующего гальванический элемент для преобразования энергии жидкостей организма. Более того, устройство могло бы иметь возможность саморастворяться и исчезать, когда оно больше не нужно».

Изготовленные по индивидуальному заказу клапаны

Уменьшение размера и повышение биосовместимости тела реципиента также является обязательным условием для исследований сердечных клапанов. «Аортальные клапаны и устройства, используемые для их имплантации, такие как катетеры (в настоящее время сопоставимые по размеру с пальцем), будут постепенно миниатюризироваться, что приведет к повышению переносимости», — говорит Джузеппе Мусумечи , директор кардиологического отделения больницы Маурициано в Турине. Имплантация все чаще будет происходить через лучевую артерию руки, чтобы минимизировать воздействие вмешательства и, по-видимому, призвана повысить биологическую переносимость организма. В будущем будут разработаны материалы для большей долговечности протеза. В частности, что касается атриовентрикулярных клапанов, которые отличаются от аортальных клапанов с точки зрения анатомического положения, структуры и функции, цель состоит в том, чтобы уменьшить или потенциально устранить необходимость в корректирующих вмешательствах: именно они в настоящее время используются для борьбы с функциональным ухудшением, связанным со старением».