Flaster hrvatske znanstvenice za liječenje srca

Istraživači s američkog tehnološkog instituta MIT, razvili su fleksibilni flaster za dostavu lijekova koji se može postaviti na srce nakon srčanog udara kako bi se potaknulo zacjeljivanje i regeneracija srčanog tkiva.

Novi flaster dizajniran je za nošenje nekoliko različitih lijekova koji se mogu otpuštati u različito vrijeme, prema unaprijed programiranom rasporedu. U studiji na štakorima, istraživači su pokazali da je ovaj tretman smanjio količinu oštećenog srčanog tkiva za 50 posto i značajno poboljšao srčanu funkciju.

Ako se odobri za upotrebu kod ljudi, ova vrsta flastera mogla bi pomoći žrtvama srčanog udara da oporave više srčane funkcije nego što je sada moguće, kažu istraživači.

„Kada netko doživi težak srčani udar, oštećeno srčano tkivo se ne regenerira učinkovito, što dovodi do trajnog gubitka srčane funkcije. Oštećeno tkivo se ne oporavlja“, kaže zagrepčanka Ana Jaklenec, glavna istraživačica na MIT Koch institutu za integrativna istraživanja raka. „Naš je cilj vratiti tu funkciju i pomoći ljudima da ponovno dobiju jače i otpornije srce nakon infarkta miokarda.“

Nakon srčanog udara, mnogi pacijenti su podvrgnuti operaciji premosnice, koja poboljšava protok krvi u srce, ali ne popravlja oštećeno srčano tkivo. U novoj studiji objavljenoj u časopisu Cell Biomaterials, tim s MIT-a želio je stvoriti flaster koji bi se mogao primijeniti na srce istovremeno s operacijom.

Nadali su se da bi ovaj flaster mogao isporučivati ​​lijekove tijekom duljeg vremenskog razdoblja kako bi se potaknulo zacjeljivanje tkiva. Mnoge bolesti, uključujući srčane bolesti, zahtijevaju fazno specifično liječenje, ali većina sustava oslobađa sve lijekove odjednom. Vremenski određeno isporučenje bolje sinkronizira terapiju s oporavkom.

„Željeli smo vidjeti je li moguće provesti precizno orkestriranu terapijsku intervenciju koja će pomoći u zacjeljivanju srca, odmah na mjestu oštećenja, dok kirurg već izvodi operaciju na otvorenom srcu“, kaže Ana Jaklenec.

Kako bi to postigli, istraživači su krenuli u prilagodbu mikročestica za dostavu lijekova koje su prethodno razvili, a koje se sastoje od kapsula sličnih malim šalicama za kavu s poklopcima. Ove kapsule izrađene su od polimera zvanog PLGA i mogu se zatvoriti s lijekom unutra. 

Promjenom molekularne težine polimera korištenih za izradu poklopaca, istraživači mogu kontrolirati brzinu njihove degradacije, što im omogućuje programiranje čestica da otpuštaju svoj sadržaj u određeno vrijeme. Za ovu primjenu, istraživači su dizajnirali čestice koje se razgrađuju tijekom 1-3 dana, 7-9 dana i 12-14 dana nakon implantacije.

To im je omogućilo da osmisle režim od tri lijeka koji na različite načine potiču zacjeljivanje srca. Prvi set čestica oslobađa neuregulin-1, faktor rasta koji pomaže u sprječavanju stanične smrti. U sljedećoj vremenskoj točki, čestice oslobađaju VEGF, faktor rasta koji potiče stvaranje krvnih žila koje okružuju srce. Posljednja serija čestica oslobađa lijek male molekule pod nazivom GW788388, koji inhibira stvaranje ožiljnog tkiva koje se može pojaviti nakon srčanog udara.

Istraživači su ugradili redove tih čestica u tanke slojeve čvrstog, ali fleksibilnog hidrogela, sličnog kontaktnoj leći. Ovaj hidrogel je napravljen od alginata i PEGDA, dva biokompatibilna polimera koji se na kraju razgrađuju u tijelu. Za ovu studiju, istraživači su stvorili kompaktne, minijaturne flastere promjera samo nekoliko milimetara.

Nakon što su stvorili ove flastere, istraživači su ih testirali na sferama srčanog tkiva koje su uključivale kardiomiocite generirane iz induciranih pluripotentnih matičnih stanica. Ove sfere su također uključivale endotelne stanice i ljudske ventrikularne srčane fibroblaste, koji su također važne komponente srca.

Istraživači su izložili te kugle uvjetima niskog udjela kisika, oponašajući učinke srčanog udara, a zatim su preko njih stavili flastere. Otkrili su da flasteri potiču rast krvnih žila, pomažu većem broju stanica da prežive i smanjuju količinu fibroze koja se razvila.

U testovima na štakorskom modelu srčanog udara, istraživači su također primijetili značajna poboljšanja nakon liječenja flasterom. U usporedbi s onima koji nisu primali tretman ili su primali intravensku injekciju istih lijekova, životinje tretirane flasterom pokazale su 33 posto veću stopu preživljavanja, 50 posto smanjenje količine oštećenog tkiva i značajno povećan srčani minutni volumen.

Istraživači su pokazali da će se flasteri s vremenom otopiti, pretvarajući se u vrlo tanki sloj tijekom godine dana bez ometanja mehaničke funkcije srca.

Od lijekova testiranih u ovoj studiji, neuregulin-1 i VEGF su testirani u kliničkim ispitivanjima za liječenje srčanih bolesti, ali GW788388 je istražen samo na životinjskim modelima. Istraživači se sada nadaju testirati svoje flastere na dodatnim životinjskim modelima u nadi da će u budućnosti provesti kliničko ispitivanje na ljudima.

Trenutna verzija flastera mora se implantirati kirurški, ali istraživači istražuju mogućnost ugradnje tih mikročestica u stentove koji bi se mogli umetnuti u arterije kako bi se lijekovi isporučivali prema programiranom rasporedu.