V sedmatřiceti utrpěla infarkt myokardu a s jejím těžce poškozeným srdcem to pak šlo z kopce. Nakonec už v podstatě jen přežívala. Jedinou naději představovala transplantace, ale vhodný orgán nebyl k dispozici. Takové štěstí má jen 1 % lidí, kteří transplantaci potřebují. Většina se spásné operace nedožije. Ročně tak umírá na selhání srdce ve světě kolem 64 milionů lidí.
Německá pacientka však měla štěstí v neštěstí. Dostala se do experimentálního programu buněčné terapie a tým vedený Wolframem-Hubertem Zimmermannem z kliniky při universitě v německém Göttingenu jí vyspravil srdce deseti „záplatami“ z laboratorně vypěstovaných buněk srdeční svaloviny.
Zdravotní stav pacientky, jejíž identitu drží lékaři v tajnosti, se stabilizoval a po čtvrt roce se dočkala transplantace orgánu od dárce. Srdce, které chirurgové odstranili, se tak dostalo do laboratoří a vědci mohli zevrubně prozkoumat, jak se „správka“ srdce živými záplatami zdařila. Výsledky této unikátní operace přináší vědecký časopis Nature.
Buněčné terapie nastupují
Buněčné terapie se prozatím srdci vyhýbaly. Lékaři je testovali na mozku, oku, popřípadě se pokoušeli léčit touto metodou cukrovku prvního typu. Výhodou takto zacílené léčby je eliminace možných problémů s imunitním systémem. Lze použít i laboratorně pěstované buňky cizích dárců, protože v mozku a oku je imunitní systém nezaznamená a neútočí na ně.
V případě léčby cukrovky laboratorně pěstovanými buňkami produkujícími inzulín si lékaři vypomáhají speciálními porézními polymery, které propouštějí k buňkám kyslík a živiny a zároveň nebrání uvolňování metabolitů a inzulínu do krevního oběhu. Testují se i umělé náhražky orgánů a velký pokrok se v několika posledních letech zdařil na poli xenotransplantací – tedy při transplantacích orgánů prasat se speciálně upravenou dědičnou informací.
Experiment týmu Wolframa-Huberta Zimmermanna představuje odlišnou strategii. Pacientovi odeberou lékaři buňky a z těch mu vypěstují náhradní tkáň pro nemocný orgán. Výhoda tohoto postupu tkví v tom, že jsou použity pacientovi vlastní buňky, a tak není třeba řešit problémy imunitní bariéry. Nevýhodou je komplikovaný postup, časová náročnost a v neposlední řadě vysoká cena. Klíčovou proměnu buněk zajistili Zimmermannovu týmu američtí vědci působící na Stanfordově univerzitě a na University of Alabama. Ti využili postupu, za který získal v roce 2012 Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu japonský biolog Shinya Yamanaka.
Aktivací pouhých čtyř genů jsou specializované tělní buňky nejprve proměněny na tzv. indukované pluripotentní kmenové buňky. Ty disponují dvěma klíčovými vlastnostmi – neomezeně se množí a ve vhodných laboratorních podmínkách je lze proměnit na jakýkoli typ specializovaných buněk lidského těla. Buňky prodělají jakýsi rekvalifikační kurz, když se z jednoho typu buněk promění na typ vhodný k léčbě.
Zimmermann a spol. věnovali dlouhé roky vývoji kultivačních postupů, kterými lze z indukovaných pluripotentních kmenových buněk v laboratoři vypěstovat buňky srdeční svaloviny, tzv. kardiomyocyty. Podobně vypěstovali z indukovaných pluripotentních buněk také buňky vaziva. Oba typy vypěstovaných buněk pak smíchali a nasadili je do matrice z kolagenového gelu. Podařilo se jim tak vypěstovat proužky tkáně srdeční svaloviny.
Úspěch testů na opicích
Jednoduchý nebyl ani vývoj operačního postupu pro posílení selhávajícího srdce. Zimmermann a spol. metodu testovali na makacích rhesusech a vypěstovali pro ně z opičích indukovaných pluripotentních buněk opičí srdeční tkáň. Věděli, že nemohou vnést vypěstovanou tkáň přímo do srdce.
Transplantované buňky obvykle nedrží tepovou frekvenci srdce a hrozí porucha srdečního rytmu, tzv. arytmie. Ta může mít fatální následky, protože srdce stižené vážnější arytmií nezajistí zásobování organismu krví. Při některých postupech mohou léčebné kmenové buňky vytvářet novotvary podobné zhoubným nádorům.
Kardiochirurgové ze Zimmermanova týmu proto odzkoušeli přiložení záplat z laboratorně vypěstované srdeční svaloviny na povrch srdce. Trojice opic dostala po dvou záplatách z pěstovaných buněk, dalším třem zvířatům našili po pěti záplatách. Po půl roce podrobili vědci „vyspravená“ srdce detailním analýzám.
Ukázalo se, že opice s pěticí záplat mají stěnu srdce silnější zhruba o šest milimetrů a orgán také zvýšil o 10 % výkonnost při pumpování krve. U žádného zvířete se neprojevila srdeční arytmie a nebyly zaznamenány příznaky vzniku novotvarů. Výsledky těchto operací u makaků byly tak slibné, že úřady povolily vědcům klinický test s dobrovolníky trpícími selháním srdce.
Posílené nemocné srdce
Zatím dostalo záplatu ze srdeční svaloviny 15 dobrovolníků. U jedné ženy se podařilo nalézt vhodného dárce a transplantací získala nové, zdravé srdce. Analýza odebraného orgánu poskytla vědcům detailní informace o procesu, který nastartovali záplatami na srdci.
Deset laboratorně vypěstovaných tenkých kusů srdeční tkáně o rozměrech 9 x 4 centimetrů připevnili na povrch srdce několika chirurgickými stehy. Pro jistotu dostala pacientka také dva léky, které tlumí imunitní reakci při standardních transplantacích srdce. Ukázalo se, že během tří měsíců od operace prorostly do záplat cévy a ozdravná tkáň se tak spojila se srdcem.
Dostávaly novými cévami svůj podíl živin a kyslíku a zbavovaly se zplodin metabolismu. Záplaty připevněné k srdci se také v souladu s tepem srdce napínaly a smršťovaly. Takové „cvičení“ jednak posiluje tkáň a zvyšuje její výkonnost a také „naučí“ ozdravnou tkáň pracovat ve stejném rytmu jako srdce. Vědci v tom vidí pojistku proti vzniku nebezpečných arytmií.
Přechodné opatření
„Je jasné, že můžeme k selhávajícímu srdci přidat svalovou tkáň a že se přitom nemusíme obávat závažných zdravotních komplikací. To je zcela zásadní obrat v dosavadní situaci,“ hodnotí pokrok Wolfram-Hubertus Zimmermann.
Noví dobrovolníci už dostávají na podporu selhávajícího srdce dvacet záplat. Zimmermannův tým také mění postup pro pěstování srdeční tkáně tak, aby se zákrok obešel zcela bez léků tlumících imunitní systém.
Nový typ záplat se zatím testuje na makacích. Vědci nepočítají se „záplatováním“ srdeční svalovinou jako s trvalým řešením vážných případů selhání srdce. Mělo by to být přechodné opatření, jež dovolí pacientům překonat kritické období před transplantací srdce od dárce.