 |
|
| Témakiírás |
| |
A kutatási téma leírása:
A miokardiális infarktus regeneratív terápiáját elemző legújabb klinikai vizsgálatok csalódást keltő eredményei aláhúzták a sejtalapú terápiák további fejlesztésének szükségességét [1-3]. Ezért a kutatások súlypontja visszatért a laboratóriumi kísérletekhez, és fő kutatási kérdéssé a felhasznált sejtek szívizomsejtekké differenciálódása, a hatásmechanizmus és a sejtek beépülésének és túlélésének elősegítése vált [4, 5].
A sejtalapú terápia hatásmechanizmusa kapcsán a parakrin faktorok, a transzdifferenciáció és a sejtfúzió a leggyakrabban felmerülő magyarázatok. Jelenleg a parakrin faktorok angiogenesist serkentő és az infarktust követő „remodeling”-et befolyásoló hatását tartják a legfontosabbnak [6]. A hatásmechanizmust illetően más hipotézisek is felmerültek mint pl. a sejt-sejt kapcsolatok során kialakuló részleges sejtfúzió, mely alatt a kapcsolódó sejtek membrándarabokat és sejtalkotókat cserélnek [7]. Olyan eredményeket is közöltek, melyek szerint egyes sejtek kis átmérőjű ún. „nanocsöveken” keresztül kommunikálnak egymással, es ezeken keresztül mitokondriumok kerülhetnek át egyik sejtből a másikba [8]. Annak a lehetősége is felmerült, hogy a nanocsöveken keresztül átkerülő mitokondriumok javítják a károsodott mitokondriummal rendelkező sejtek funkcióját [9]. Mivel a szívinfarktusban, az iszkémia-reperfúzió során a mitokondriumok funkciója károsodik [10], a mitokondriumok átjutása egy új lehetőséget jelenthet a terápia számára. Azonban egyelőre a folyamatosan változó nanocső-hálózat élettani/kórélettani szerepe nem tisztázott [11, 12]. Saját, in vitro szimulált iszkémia modellünkön alapuló eredményeink is azt mutatják, hogy a csontvelői mesenchymalis őssejtek képesek lehetnek javítani az iszkémia/reperfúzióval károsított szíveredetű sejtek túlélését [13].
A vizsgálatokban alkalmazandó sejttípus megválasztása is intenzív kutatások tárgya, ahol az embrionális őssejteket (ESC) és az indukált pluripotens őssejteket (IPS) övezik a legnagyobb várakozások [3]. Ennek ellenére a legtöbb vizsgálati eredmény csontvelői vagy zsírszövet eredetű mesenchymalis őssejtek használatával kapcsolatos [14, 15]. A hatékonyabb terápiához a felhasználni kívánt sejtek funkcionalitásának és túlélésének javítására is szükség van, amire számos lehetőség kínálkozik. A terápiásan alkalmazott sejtek hypoxiás prekondícionálása, különböző molekulákkal (poli(ADPribóz) polimeráz gátlók, H2S) való előkezelése mind-mind célravezető lehet [16, 17]. A poli(ADPribóz) polimerázzal kapcsolatban számos esetben kimutatást nyert, és saját eredményeim is alátámasztják, hogy szerepet játszik a kardiovaszkuláris betegségek patomechanizmusában [18-21]. A kénhidrogén (H2S) mint transzmitter az utóbbi évek vizsgálatai alapján fiziológiásan is jelen van a szervezetben, és kollaborációban végzett korábbi vizsgálataim alapján citoprotektív szerepet játszhat miokardiális infarktusban [22].
A sejtalapú terápiák másik fontos aspektusa a sejtek „homingjának”, azaz megfelelő helyen történő kitapadásának vizsgálata. Ezzel kapcsolatban a legfontosabb molekulák az integrinek és a szelektinek [23, 24]. Egy új, lamináris áramláson és videomikroszkópián alapuló módszer segítségével vizsgálható a sejtek adhéziós képessége és így azok homing képességére lehet következtetni [25, 26].
A regeneratív terápiához szükséges még, hogy a hegképződés ne akadályozza az újra kialakuló kontraktilis szövet működését, ezért szükséges lehet annak gátlása [27]. A szívbetegségek során kialakuló hegképződés mértéke csökkenthető, ami lehetőséget teremthet a bejuttatott sejtek szívfunkciót javító hatásának növelésére, de dilatáció kialakulására is [28, 29]. Mindezek in vivo modellben echokardiográfiával mérhetőek.
Az eddigiekben vázoltaknak megfelelően a kutatási téma céljai: (1) a sejt-sejt kapcsolatok szerepének vizsgálata iszkémiás károsodást szenvedett és terápiásan adott sejtek között; (2) a terápiásan adott sejtek előkezelésével nyert lehetséges előnyös hatások felderítése; (3) a terápiásan adott különböző sejtek homing mechanizmusában szerepet játszó adhéziós molekulák szerepének vizsgálata; (4) a szívinfarktust követő hegképződés csökkentésével a beadott sejtek hatásának funkcionális vizsgálata.
Az in vitro vizsgálatokat szimulált iszkémia modellel, konfokális mikroszkóppal, áramlási citométerrel, valamint molekuláris biológiai módszerekkel végezzük H9c2 szíveredetű sejtek, csontvelői mesenchymalis őssejtek és zsírszövet eredetű őssejtek használatával. Vizsgálataink további kiterjesztéseként további, humán eredetű sejtvonalakkal (humán szívizomsejt, humán embrionális őssejt, humán indukált pluripitens sejt) is tervezzük elvégezni a kérleteket mind az in vitro modellünkben, mind összetettebb körülmények között is. Egyrészt egy magasabb szervezettségű, szöveti struktúrát imitáló összetapadt sejteket tartalmazó ún. sejt „patch” alkalmazásával [30], valamint in vivo LAD okklúziós modell alkalmazásával állatkísérletekkel.
Meggyőződésem szerint a tervezett vizsgálatok eredményei hozzásegítenek a szív sejtalapú terápiájának jobb megértéséhez és eredményeinek javításához.
Irodalom:
1. Abdel-Latif, A., et al., Adult bone marrow-derived cells for cardiac repair: a systematic review and meta-analysis. Arch Intern Med, 2007. 167(10): p. 989-97.
2. Lipinski, M.J., et al., Impact of intracoronary cell therapy on left ventricular function in the setting of acute myocardial infarction: a collaborative systematic review and meta-analysis of controlled clinical trials. J Am Coll Cardiol, 2007. 50(18): p. 1761-7.
3. Chavakis, E., M. Koyanagi, and S. Dimmeler, Enhancing the outcome of cell therapy for cardiac repair: progress from bench to bedside and back. Circulation. 121(2): p. 325-35.
4. Dimmeler, S. and A.M. Zeiher, Cell therapy of acute myocardial infarction: open questions. Cardiology, 2009. 113(3): p. 155-60.
5. Laflamme, M.A., et al., Cardiomyocytes derived from human embryonic stem cells in pro-survival factors enhance function of infarcted rat hearts. Nat Biotechnol, 2007. 25(9): p. 1015-24.
6. Sadat, S., et al., The cardioprotective effect of mesenchymal stem cells is mediated by IGF-I and VEGF. Biochem Biophys Res Commun, 2007. 363(3): p. 674-9.
7. Driesen, R.B., et al., Partial cell fusion: a newly recognized type of communication between dedifferentiating cardiomyocytes and fibroblasts. Cardiovasc Res, 2005. 68(1): p. 37-46.
8. Plotnikov, E.Y., et al., Cell-to-cell cross-talk between mesenchymal stem cells and cardiomyocytes in co-culture. J Cell Mol Med, 2008. 12(5A): p. 1622-31.
9. Spees, J.L., et al., Mitochondrial transfer between cells can rescue aerobic respiration. Proc Natl Acad Sci U S A, 2006. 103(5): p. 1283-8.
10. Chen, Q., et al., Modulation of electron transport protects cardiac mitochondria and decreases myocardial injury during ischemia and reperfusion. Am J Physiol Cell Physiol, 2007. 292(1): p. C137-47.
11. Koyanagi, M., et al., Cell-to-cell connection of endothelial progenitor cells with cardiac myocytes by nanotubes: a novel mechanism for cell fate changes? Circ Res, 2005. 96(10): p. 1039-41.
12. Onfelt, B., et al., Structurally distinct membrane nanotubes between human macrophages support long-distance vesicular traffic or surfing of bacteria. J Immunol, 2006. 177(12): p. 8476-83.
13. Cselenyak, A., et al., Mesenchymal stem cells rescue cardiomyoblasts from cell death in an in vitro ischemia model via direct cell-to-cell connections. BMC Cell Biol. 11: p. 29.
14. Orlic, D., et al., Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature, 2001. 410(6829): p. 701-5.
15. Zuk, P.A., et al., Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies. Tissue Eng, 2001. 7(2): p. 211-28.
16. Pacher, P. and C. Szabo, Role of the peroxynitrite-poly(ADP-ribose) polymerase pathway in human disease. Am J Pathol, 2008. 173(1): p. 2-13.
17. Kiss, L., E.A. Deitch, and C. Szabo, Hydrogen sulfide decreases adenosine triphosphate levels in aortic rings and leads to vasorelaxation via metabolic inhibition. Life Sci, 2008. 83(17-18): p. 589-94.
18. Kiss, L. and C. Szabo, The pathogenesis of diabetic complications: the role of DNA injury and poly(ADP-ribose) polymerase activation in peroxynitrite-mediated cytotoxicity. Mem Inst Oswaldo Cruz, 2005. 100 Suppl 1: p. 29-37.
19. Virag, L. and C. Szabo, The therapeutic potential of poly(ADP-ribose) polymerase inhibitors. Pharmacol Rev, 2002. 54(3): p. 375-429.
20. Kiss, L., et al., Effects of 7-ketocholesterol on the activity of endothelial poly(ADP-ribose) polymerase and on endothelium-dependent relaxant function. Int J Mol Med, 2006. 18(6): p. 1113-7.
21. Xiao, C.Y., et al., Poly(ADP-Ribose) polymerase promotes cardiac remodeling, contractile failure, and translocation of apoptosis-inducing factor in a murine experimental model of aortic banding and heart failure. J Pharmacol Exp Ther, 2005. 312(3): p. 891-8.
22. Elrod, J.W., et al., Hydrogen sulfide attenuates myocardial ischemia-reperfusion injury by preservation of mitochondrial function. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007. 104(39): p. 15560-5.
23. Brummer, J., et al., cis Interaction of the cell adhesion molecule CEACAM1 with integrin beta(3). Am J Pathol, 2001. 159(2): p. 537-46.
24. Oh, I.Y., et al., Involvement of E-selectin in recruitment of endothelial progenitor cells and angiogenesis in ischemic muscle. Blood, 2007. 110(12): p. 3891-9.
25. Horst, A.K., et al., CEACAM1+ myeloid cells control angiogenesis in inflammation. Blood, 2009. 113(26): p. 6726-36.
26. Schroder, C., et al., Expression and prognostic value of L1-CAM in breast cancer. Oncol Rep, 2009. 22(5): p. 1109-17.
27. Krenning, G., E.M. Zeisberg, and R. Kalluri, The origin of fibroblasts and mechanism of cardiac fibrosis. J Cell Physiol. 225(3): p. 631-7.
28. Lucas, J.A., et al., Inhibition of transforming growth factor-beta signaling induces left ventricular dilation and dysfunction in the pressure-overloaded heart. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 298(2): p. H424-32.
29. Frantz, S., et al., Transforming growth factor beta inhibition increases mortality and left ventricular dilatation after myocardial infarction. Basic Res Cardiol, 2008. 103(5): p. 485-92.
30. Stevens, K.R., et al., Scaffold-free human cardiac tissue patch created from embryonic stem cells. Tissue Eng Part A, 2009. 15(6): p. 1211-22.
felvehető hallgatók száma: 3
Jelentkezési határidő: 2018-05-30 |
|
|
|
|
Bejelentkezés
