Современные проблемы и перспективы развития клеточной терапии на основе мезенхимных клеток сердца в восстановлении сократительной функции миокарда
https://doi.org/10.17802/2306-1278-2021-10-3-72-78
Аннотация
Цель. Современные методы лечения сердечной недостаточности лишь купируют симптомы заболевания, но не способствуют полноценному функциональному излечению сердца. Открытие резидентных стволовых клеток сердца дало толчок к развитию клеточной терапии второго поколения, которая быстро перешла от исследований на животных к клиническим испытаниям с тяжелобольными пациентами. Идентифицировано множество популяций клеток в сердце, имеющих свойства стволовых, но обладающих индивидуальными характеристиками, как in vitro, так и in vivo. Результаты клинических исследований продемонстрировали безопасность введения данных клеток, но не доказали значимую эффективность в улучшении сердечной функции, ограничившись незначительными улучшениями систолического давления левого желудочка сердца и уменьшением площади рубца. Тем не менее это показало перспективность данных подходов в лечении сердца и способствовало развитию клеточной терапии уже нового поколения.
Ключевые слова
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ № 20-015-00574
Об авторах
П. М. Докшин
Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии, Российская академия наук
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Докшин Павел Михайлович - младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории молекулярной кардиологии и генетики института молекулярной биологии и генетики Национальный МИЦ имени В.А. Алмазова; младший научный сотрудник лаборатории регенеративной биомедицины Институт цитологии РАН.
Ул. Аккуратова, 2, Санкт-Петербург, 197341; Тихорецкий просп., 4, Санкт-Петербург, 194064
Конфликт интересов:
П.М. Докшин заявляет об отсутствии конфликта интересов
А. Бейркдар
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный университет
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Бейркдар Ахмад - магистр кафедры эмбриологии биологического факультета.
Университетская наб., 7-9, Санкт-Петербург, 199034
Конфликт интересов:
А. Бейркдар заявляет об отсутствии конфликта интересов
А. Б. Малашичева
Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный университет; Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии, Российская академия наук
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Малашичева Анна Борисовна - кандидат биологических наук заведующая лабораторией регенеративной биомедицины Институт цитологии РАН; заведующая научно-исследовательской лаборатории молекулярной кардиологии и генетики института молекулярной биологии и генетики Национальный МИЦ имени В.А. Алмазова; доцент кафедры эмбриологии биологического факультета Санкт-Петербургский ГУ; руководитель лаборатории регенеративной биомедицины Институт цитологии РАН.
Ул. Аккуратова, 2, Санкт-Петербург, 197341; Университетская наб., 7-9, Санкт-Петербург, 199034; Тихорецкий просп., 4, Санкт-Петербург, 194064
Конфликт интересов:
А.Б. Малашичева заявляет об отсутствии конфликта интересов
Список литературы
1. World Health Organization. Cardiovascular diseases (CVDs) [Internet]. 2021 Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cardiovascular-diseases-(cvds) [cited 2021 Jun 11].
2. Vagnozzi R.J., Maillet M., Sargent M.A., Khalil H., Johansen A.K.Z., Schwanekamp J.A., York A.J., Huang V, Nahrendorf M., Sadayappan S., Molkentin J.D. An acute immune response underlies the benefit of cardiac stem cell therapy. Nature. 2020;577(7790):405-409. doi: 10.1038/s41586-019-1802-2.
3. Shadrin I.Y., Allen B.W., Qian Y, Jackman C.P., Carlson A.L., Juhas M.E., Bursac N.Cardiopatch platform enables maturation and scale-up of human pluripotent stem cell-derived engineered heart tissues. Nat Commun. 2017;8(1):1825.
4. Stehlik J., Kobashigawa J., Hunt S.A., Reichenspurner H., Kirklin J.K. Honoring 50 Years of Clinical Heart Transplantation in Circulation: In-Depth State-of-the-Art Review. Circulation. 2018;137(1):71-87.
5. Li L.L., T.-S. Mini Review: Recent Advances in the Cell-Based Therapies for Cardiac Regeneration. Curr Stem Cell Res Ther. 2020;15(8):649-660. doi: 10.2174/1574888X15666200102103755.
6. Segers V.F.M., Lee R.T. Stem-cell therapy for cardiac disease. Nature. 2008;451(7181):937-42.
7. Orlic D., Kajstura J., Chimenti S., Jakoniuk I., Anderson S.M., Li B., Pickel J., McKay R., Nadal-Ginard B., Bodine D.M., Leri A., Anversa P. Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature. 2001;410(6829):701-5. doi: 10.1038/35070587.
8. van Berlo J.H., Kanisicak O., Maillet M., Vagnozzi R.J., Karch J., Lin S.C., Middleton R.C., Marban E., Molkentin J.D. c-kit+ cells minimally contribute cardiomyocytes to the heart. Nature. 2014;509(7500):337-41. doi: 10.1038/nature13309.
9. Beltrami A.P., Barlucchi L., Torella D., Baker M., Limana F., Chimenti S., Kasahara H., Rota M., Musso E., Urbanek K., Leri A., Kajstura J., Nadal-Ginard B., Anversa P. Adult cardiac stem cells are multipotent and support myocardial regeneration. Cell. 2003;114(6):763-76. doi: 10.1016/s0092-8674(03)00687-1.
10. Chong J.J., Yang X., Don C.W., Minami E., Liu Y.W., Weyers J.J., Mahoney WM., Van Biber B., Cook S.M., Palpant N.J., Gantz J.A., Fugate J.A., Muskheli V, Gough G.M., Vogel K.W., Astley C.A., Hotchkiss C.E., Baldessari A., Pabon L., Reinecke H., Gill E.A., Nelson V, Kiem H.P., Laflamme M.A., Murry C.E. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 2014;510(7504):273-7. doi: 10.1038/nature13233.
11. Keith M.C.L, Bolli R. “String Theory” of c-kitpos Cardiac Cells. Circ Res [Internet]. 2015 Mar 27;116(7):1216-30. Available from: https://doi.org/10.n61/CIRCRESAHA.n6.305557. [cited 2021 Jun 11].
12. Gude N.A., Sussman M.A. Cardiac regenerative therapy: Many paths to repair. Trends Cardiovasc Med. 2020;30(6):338-343. doi: 10.1016/j.tcm.2019.08.009
13. Santini M.P., Forte E., Harvey R.P, Kovacic J.C. Developmental origin and lineage plasticity of endogenous cardiac stem cells. Development. 2016;143(8):1242-58. doi: 10.1242/dev.111591.
14. Li M., Naqvi N., Yahiro E., Liu K., Powell PC., Bradley W.E., Martin D.I., Graham R.M., Dell'Italia L.J., Husain A. c-kit is required for cardiomyocyte terminal differentiation. Circ Res. 2008;102(6):677-85. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.107.161737.
15. Barry R Davis. Combination of Mesenchymal and C-kit+ Cardiac Stem Cells as Regenerative Therapy for Heart Failure (CONCERT-HF). A Phase II, Randomized, Placebo-Controlled Study of the Safety, Feasibility, & Efficacy of Autologous Mesenchymal Stem Cells & C-kit+ Cardiac Stem Cells, Alone or in Combination, Administered Transendocardially in Subjects With Ischemic HF. 2021. Available from: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02501811. [cited 2021 Jun 11].
16. Chong J.J., Chandrakanthan V, Xaymardan M., Asli N. S., Li J., Ahmed I., Heffernan C., Menon M.K., Scarlett C.J., Rashidianfar A., Biben C., Zoellner H., Colvin E.K., Pimanda J.E., Biankin A.V, Zhou B., Pu W.T., Prall O.W, Harvey R.P. Adult cardiac-resident MSC-like stem cells with a proepicardial origin. Cell Stem Cell. 2011;9(6):527-40. doi: 10.1016/j.stem.2011.10.002.
17. Soriano P The PDGF alpha receptor is required for neural crest cell development and for normal patterning of the somites. Development. 1997;124(14):2691-700.
18. Ball S.G., Worthington J.J., Canfield A.E., Merry C.L.R., Kielty C.M. Mesenchymal stromal cells: Inhibiting PDGF receptors or depleting fibronectin induces mesodermal progenitors with endothelial potential. Stem Cells. 2014;32(3):694-705.
19. Noseda M., Harada M., McSweeney S., Leja T., Belian E., Stuckey D.J., et al. PDGFRa demarcates the cardiogenic clonogenic Sca1+ stem/progenitor cell in adult murine myocardium. Nat Commun. 2015; 6: 6930. doi:10.1038/ncomms7930
20. Cai C.L., Liang X., Shi Y, Chu P.H., Pfaff S.L., Chen J., Evans S. Isl1 identifies a cardiac progenitor population that proliferates prior to differentiation and contributes a majority of cells to the heart. Dev Cell. 2003;5(6):877-89. doi: 10.1016/ s1534-5807(03)00363-0.
21. Laugwitz KL, Moretti A, Caron L, Nakano A, Chien KR. Islet1 cardiovascular progenitors: A single source for heart lineages? Development. 2008; 135: 193-205. doi:10.1242/dev.001883
22. Laugwitz K.L., Moretti A., Lam J., Gruber P., Chen Y., Woodard S., Lin L.Z., Cai C.L., Lu M.M., Reth M., Platoshyn O. , Yuan J.X., Evans S., Chien K.R. Postnatal isl1+ cardioblasts enter fully differentiated cardiomyocyte lineages. Nature. 2005;433(7026):647-53. doi: 10.1038/nature03215.
23. Menasche P., Vanneaux V., Hagege A., Bel A., Cholley B., Parouchev A., et al. Transplantation of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiovascular Progenitors for Severe Ischemic Left Ventricular Dysfunction. J Am Coll Cardiol. 2018 Jan;71(4):429-38. doi: 10.1016/j.jacc.2017.11.047.
24. Smith R.R., Barile L., Cho H.C., Leppo M.K., Hare J.M., Messina E., et al. Regenerative potential of cardiosphere-derived cells expanded from percutaneous endomyocardial biopsy specimens. Circulation. 2007;115(7):896-908.
25. Oh H., Bradfute S.B., Gallardo T.D., Nakamura T., Gaussin V., Mishina Y., Pocius J., Michael L.H., Behringer R.R., Garry D.J., Entman M.L., Schneider M.D. Cardiac progenitor cells from adult myocardium: homing, differentiation, and fusion after infarction. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003;100(21):12313-8. doi: 10.1073/pnas.2132126100.
26. Li T.S., Cheng K., Lee S.T., Matsushita S., Davis D., Malliaras K., Zhang Y., Matsushita N., Smith R.R., Marban E. Cardiospheres recapitulate a niche-like microenvironment rich in stemness and cell-matrix interactions, rationalizing their enhanced functional potency for myocardial repair. Stem Cells. 2010;28(11):2088-98. doi: 10.1002/stem.532.
27. Ye J., Boyle A.J., Shih H., Sievers R.E., Wang Z.E., Gormley M., Yeghiazarians Y CD45-positive cells are not an essential component in cardiosphere formation. Cell Tissue Res. 2013;351(1):201-5. doi: 10.1007/s00441-012-1511-8.
28. Malliaras K., Makkar R.R., Smith R.R., Cheng K., Wu E., Bonow R.O., Marban L., Mendizabal A., Cingolani E., Johnston P.V., Gerstenblith G., Schuleri K.H., Lardo A.C., Marban E. Intracoronary cardiosphere-derived cells after myocardial infarction: evidence of therapeutic regeneration in the final 1-year results of the CADUCEUS trial (CArdiosphere-Derived aUtologous stem CElls to reverse ventricUlar dySfunction). J Am Coll Cardiol. 2014;63(2):110-22. doi: 10.1016/j.jacc.2013.08.7
29. Makkar R.R., Smith R.R., Cheng K., Malliaras K., Thomson L.E., Berman D., Czer L.S., Marban L., Mendizabal A., Johnston PV, Russell S.D., Schuleri K.H., Lardo A.C., Gerstenblith G., Marban E. Intracoronary cardiosphere-derived cells for heart regeneration after myocardial infarction (CADUCEUS): a prospective, randomised phase 1 trial. Lancet. 2012;379(9819):895-904. doi: 10.1016/S0140-6736(12)60195-0.
30. Makkar R.R., Kereiakes D.J., Aguirre F., Kowalchuk G., Chakravarty T., Malliaras K., Francis G.S., Povsic T.J., Schatz R., Traverse J.H., Pogoda J.M., Smith R.R., Marban L., Ascheim D.D., Ostovaneh M.R., Lima J.A.C., DeMaria A., Marban E., Henry T.D. Intracoronary ALLogeneic heart STem cells to Achieve myocardial Regeneration (ALLSTAR): a randomized, placebo-controlled, double-blinded trial. Eur Heart J. 2020;41(36):3451-3458. doi: 10.1093/eurheartj/ehaa541.
31. Balbi C., Vassalli G. Exosomes: Beyond stem cells for cardiac protection and repair. Stem Cells. 2020;38(11):1387-1399. doi: 10.1002/stem.3261
32. Liu C., Han D., Liang P, Li Y., Cao F. The Current Dilemma and Breakthrough of Stem Cell Therapy in Ischemic Heart Disease. Front Cell Dev Biol. 2021; 9: 636136. . doi: 10.3389/fcell.2021.636136
33. Rheault-Henry M, White I, Grover D, Atoui R. Stem cell therapy for heart failure: Medical breakthrough, or dead end? World J Stem Cells. 2021; 13(4): 236-259. doi: 10.4252/wjsc.v13.i4.236
34. Vagnozzi R.J., Maillet M., Sargent M.A., Khalil H., Johansen A.K.Z., Schwanekamp J.A., York A.J., Huang V., Nahrendorf M., Sadayappan S., Molkentin J.D. An acute immune response underlies the benefit of cardiac stem cell therapy. Nature. 2020;577(7790):405-409. doi: 10.1038/s41586-019-1802-2
Рецензия
Для цитирования:
Докшин П.М., Бейркдар А., Малашичева А.Б. Современные проблемы и перспективы развития клеточной терапии на основе мезенхимных клеток сердца в восстановлении сократительной функции миокарда. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2021;10(3):72-78. https://doi.org/10.17802/2306-1278-2021-10-3-72-78
For citation:
Docshin P.M., Bairqdar A., Malashicheva A.B. Current status, challenges and perspectives of mesenchymal stem cell-based therapy for cardiac regeneration. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2021;10(3):72-78. (In Russ.) https://doi.org/10.17802/2306-1278-2021-10-3-72-78
Просмотров:
910
