I marsvin eksperimenter, Johns Hopkins smeltet videnskabsmænd fælles bindevæv celler taget fra lunger med hjerte muskel celler til at skabe en sikker og effektiv biologisk pacemaker, hvis celler kan ild mod deres egne og naturligt regulere musklen rytmiske beat.
"Dette arbejde med fibroblaster kunne bane vejen for et alternativ til indopererede elektroniske pacemakere," siger Eduardo Marbán, MD, Ph.D., professor og chef for kardiologi på Hopkins og dens Heart Institute. "En sådan 'biopacemaker' er en potentielt vigtig mulighed for patienter med for høj en risiko for infektion, eller som er fysisk for små til at rumme mekanisk pacemakere."
To sæt af bittesmå elektroaktive "pacing celler" giver anledning til hjertets normale rytme ved at stimulere andre celler til kontrakt i visse sekvenser. Potentielt dødelige arytmier opstå, når disse pacing celler er beskadiget eller dør, og implanteret pacere have været livreddende for de anslåede 250.000 amerikanere om året, som kan tåle dem.
Den Hopkins resultater, der skal fremlægges 16 november på American Heart Associations årlige Scientific Sessions i Dallas, er blandt flere tilgange forskere tager at udvikle biopacemakers. Hvad gør Hopkins tilgang skiller sig ud, siger Hee Cheol Cho, Ph.D., en postdoc kardiologi forsknings-stipendiat ved Hopkins, er, at fibroblaster findes i hele kroppen, selv i huden. "De formere sig godt og vokser hurtigt, og når det er fusioneret med hjertemusklen, danner celler, der er meget stabile. Således ville vores metode ser ud til at den sikreste og mest bekvemme indtil videre," siger han.
Andre biopacemaker teknologier, Cho noter, brug adenovirus som en del af genterapi til at pacing gener ind i hjertet, eller bruge kombinationer af gen-og stamcelleforskning behandlingsformer, der kan forårsage hjerte-betændelse eller ukontrollerede cellevækst, der forårsager arytmier stedet for at stoppe dem.
"Det er meget svært at guide stamceller til at danne præcis den type celle behov, men ikke så med fibroblaster," siger han.
I hans forsøg på marsvin, Cho sammen med andre på Hopkins, med succes kombineret regelmæssig hjertemuskelceller der ikke har nogen pacing evner med fibroblaster taget fra dyrenes lunger. Den fibroblaster var blevet ændret ved at tilføje HCN1, et gen, der koder for kalium ionkanaler, og et andet gen, Hvis, der producerer proteiner involveret i elektrisk signal, kaldet pacemaker kanaler. Disse kanaler er protein strukturer, der tillader elektriske signaler, ionerne, at passere ind og ud af celler.
Inden for tre minutter af fusion, viste celler tegn på at danne deres egen kalium-ionkanaler og begyndte at skabe deres helt egen elektrisk strøm, vil man meget gerne hjertets naturlige pacing celler. Effekten varede i mindst to uger. Holdet også smeltet hjertemuskelceller med kontrol fibroblaster, der ikke var genetisk ændret, men ingen pacemaker aktivitet udviklet.