OBRÁZEK:: Optogenetic defibrilace (modrý pruh) zastaví arytmie v myši srdce. B: Simulace optogenetické defibrilace (červený pruh) v modelu lidského srdce. zobrazit více
Kredit: © Image: Tobias jsou brügmann (Univerzita v Bonnu)/Patrick M. Boyle (Johns Hopkins University)
výzkumný tým z Univerzity v Bonnu se podařilo poprvé v používání světelných podnětů zastavit život ohrožující srdeční arytmie v myších srdcích. Dále, jak je ukázáno v počítačových simulacích na Johns Hopkins University, tato technika by mohla být také úspěšně použita pro lidská srdce. Studie otevírá zcela nový přístup k rozvoji implantabilní optické defibrilátory, ve kterém silné elektrické impulsy konvenční defibrilátory jsou nahrazeny jemnější, bez bolesti světelné impulsy. Časopis Journal of Clinical Investigation nyní zveřejnil výsledky.
ventrikulární fibrilace! Když srdeční sval závodí a již se nestahuje řádným způsobem, náhlá smrt často následuje kvůli nedostatku krevního oběhu. V takovém případě defibrilátor pomáhá obnovit normální srdeční činnost pomocí intenzivních elektrických šoků. U pacientů se známým rizikem těchto arytmií je profylaktická implantace defibrilátoru léčbou volby. Pokud je detekována ventrikulární fibrilace, automaticky se vytvoří puls elektřiny, který normalizuje buzení srdečního svalu a zachrání život člověka.
„Když implantovaný defibrilátor je spuštěn, což bohužel může také dojít, protože z falešné detekce arytmie, to je vždy velmi traumatizující událost pro pacienta“, říká vedoucí studie, Junior-Profesor Philipp Sasse Ústavu Fyziologie jsem na Univerzitě v Bonnu. „Silný elektrický šok je velmi bolestivý a může dokonce poškodit srdce dále“. Tým profesora Sasse proto zkoumal principy bezbolestné a jemnější alternativy. Jak vědci nyní ukázali, fibrilace komor může být zastavena optickou defibrilací.
Optická defibrilace vyžaduje přenos genů
tým použil novou metodu „optogenetické“ stimulace myších srdcí, do které byly vloženy geny pro tzv. Tyto kanály jsou odvozeny ze zelených řas a při osvětlení mění iontovou propustnost membrán srdečních buněk. Když vědci spustili komorovou fibrilaci v myším srdci, stačil lehký puls jedné sekundy aplikovaný na srdce k obnovení normálního rytmu. „To je velmi důležitý výsledek“, zdůrazňuje hlavní autor Dr. med. Tobias Brügmann z týmu profesora Sasse. „Poprvé experimentálně ukazuje v srdci, že optogenetická stimulace může být použita k defibrilaci srdeční arytmie“. Fungovalo to také u normálních myší, které dostaly kanálrhodopsin injekcí biotechnologicky produkovaného viru. To ukazuje možnou klinickou aplikaci, protože podobné viry již byly použity pro genovou terapii u lidských pacientů.
simulace ukazují, že nálezy by mohly být aplikovány na pacienty
ale jsou nálezy s myším srdcem použitelné pro člověka? Za účelem odpovědi na tuto otázku, vědci na Univerzitě v Bonnu pracují společně s Prof. Natalia Trayanova Výpočetní Kardiologie Laboratoř v Ústavu pro Počítače Medicíny a Ústav Biomedicínského Inženýrství na Johns Hopkins University (Baltimore, USA). Tam se testuje optogenetická defibrilace v počítačovém modelu srdce pacienta po srdečním infarktu. „Naše simulace ukazují, že světelný puls do srdce by také zastavil srdeční arytmii tohoto pacienta,“ uvádí profesor výzkumu Patrick Boyle, který je také hlavním autorem. Dělat tak, nicméně, metoda z University of Bonn měl být optimalizován pro lidské srdce pomocí červené světlo stimulovat srdeční buňky, místo modré světlo používané u myší. Tento aspekt studie ukazuje na významnou úlohu, kterou může hrát počítačové modelování řídit a urychlit systematický rozvoj terapeutické aplikace pro srdeční optogenetika, technologie, která je stále ještě v plenkách.
Implantabilní optogenetic defibrilátory by mohlo být proveditelné
„Naše data ukazují, základní proveditelnosti optogenetic defibrilace pro léčbu fibrilace komor“, shrnuje Prof. Sasse. Lze očekávat, že použití světla k návratu fibrilačního srdce do normálního rytmu bude pro pacienta bezbolestné a mnohem šetrnější než použití úrazu elektrickým proudem. Nová metoda je však stále ve fázi základního výzkumu. Dokud nebudou vyvinuty implantovatelné optické defibrilátory pro léčbu pacientů, bude to trvat nejméně pět až deset let, odhaduje Prof. Sasse.
Publikace: Optogenetic defibrilace ukončí komorové arytmie v myši srdce a lidské simulace, Journal of Clinical Investigation, DOI: 10.1172/JCI88950
Kontakt pro média:
Junior Prof. Philipp Sasse
Ústav Fyziologie I
University of Bonn
Tel. +49-228-6885212
E-mail: [email protected]
Dr. Tobias Brugmann
Institute of Physiology i
University of Bonn
Tel. +49-228-6885217
E-mail: [email protected]