kép: A: az optogenetikai defibrilláció (kék sáv) megállítja az aritmiát az egér szívében. B: optogenetikai defibrilláció (piros sáv) szimulációja az emberi szív modelljében. részletek
jóváírás: Adapterek kép: Tobias br Xhamstergmann (Bonni Egyetem)/Patrick M. Boyle (Johns Hopkins Egyetem)
a Bonni Egyetem Kutatócsoportjának először sikerült könnyű ingereket alkalmaznia az életveszélyes szívritmuszavar megállítására az egér szívében. Továbbá, amint azt a Johns Hopkins Egyetem Számítógépes szimulációi mutatják, ez a technika sikeresen alkalmazható az emberi szívekre is. A tanulmány egy teljesen új megközelítést nyit meg a beültethető optikai defibrillátorok kifejlesztésében, amelyben a hagyományos defibrillátorok erős elektromos impulzusait enyhébb, fájdalommentes fényimpulzusok váltják fel. A Journal of Clinical Investigation most közzétette az eredményeket.
kamrai fibrilláció! Amikor a szívizom versenyez, és már nem szabályos módon összehúzódik, a vérkeringés hiánya miatt gyakran hirtelen halál következik be. Ilyen vészhelyzetben a defibrillátor intenzív elektromos sokkok segítségével segít helyreállítani a normális szívműködést. Azoknál a betegeknél, akiknél ismert az aritmia kockázata, a defibrillátor profilaktikus beültetése a választott kezelés. Ha kamrai fibrillációt észlelnek, automatikusan létrejön egy elektromos impulzus, amely normalizálja a szívizom gerjesztését és megmenti az ember életét.
“amikor beültetett defibrillátort váltanak ki, ami sajnos az aritmia hamis kimutatása miatt is megtörténhet, ez mindig nagyon traumatikus esemény a beteg számára”-mondja A tanulmány vezetője, Junior-Philipp Sasse professzor, a Bonni Egyetem I. Élettani Intézetének professzora. “Az erős áramütés nagyon fájdalmas, sőt tovább károsíthatja a szívet”. Ezért Sasse professzor csapata megvizsgálta a fájdalommentes, szelídebb alternatíva alapelveit. Mint a tudósok most megmutatták, a kamrai fibrillációt optikai defibrillációval lehet megállítani.
az optikai defibrillációhoz géntranszfer szükséges
a csapat az egér szívének “optogenetikai” stimulálásának új módszerét alkalmazta, amelybe géneket illesztettek be az úgynevezett channelrhodopsinokhoz. Ezek a csatornák zöld algákból származnak, és megvilágításkor megváltoztatják a szív sejtmembránjainak ionáteresztő képességét. Amikor a kutatók kamrai fibrillációt váltottak ki az egér szívében, a szívre alkalmazott egy másodperces fényimpulzus elegendő volt a normális ritmus helyreállításához. “Ez egy nagyon fontos eredmény” – hangsúlyozza Dr. med. Tobias br .. Gmann, Sasse professzor csapata. “Kísérletileg először mutatja be a szívben, hogy az optogenetikai stimuláció felhasználható a szívritmuszavar defibrillációjára”. Normál egerekben is működött, amelyek a channelrhodopsint biotechnológiailag előállított vírus injekciójával kapták. Ez egy lehetséges klinikai alkalmazást mutat, mivel hasonló vírusokat már alkalmaztak génterápiában emberi betegeknél.
a szimulációk azt mutatják, hogy a megállapítások alkalmazhatók a betegekre
de alkalmazhatók-e az egér szívével kapcsolatos eredmények az emberekre? Ennek a kérdésnek a megválaszolásához a Bonni Egyetem tudósai együtt dolgoznak Prof. Natalia Trayanova számítástechnikai Kardiológiai laboratóriumával a számítástechnikai Intézetben és a Johns Hopkins Egyetem Biomedical Engineering Tanszékén (Baltimore, USA). Ott az optogenetikai defibrillációt a beteg szívének számítógépes modelljében tesztelik szívinfarktus után. “Szimulációink azt mutatják, hogy a szívre irányuló fényimpulzus megállítja a beteg szívritmuszavarát is” – jelentette be Patrick Boyle kutatóprofesszor, aki szintén vezető szerző. Ehhez azonban a Bonni Egyetem módszerét optimalizálni kellett az emberi szív számára azáltal, hogy az egerekben használt kék fény helyett vörös fényt használtak a szívsejtek stimulálására. A tanulmány ezen aspektusa bemutatja a számítógépes modellezés fontos szerepét a szív optogenetikájának terápiás alkalmazásainak szisztematikus fejlesztésének irányításában és felgyorsításában, amely technológia még mindig gyerekcipőben jár.
beültethető optogenetikai defibrillátorok megvalósíthatók lehetnek
“adataink azt mutatják, hogy az optogenetikai defibrilláció alapvető megvalósíthatósága a kamrai fibrilláció kezelésére” – foglalja össze Sasse professzor. A fény használata a fibrilláló szív normális ritmusának visszaállításához várhatóan fájdalommentes és sokkal enyhébb a beteg számára, mint az áramütés használata. Az új módszer azonban még mindig az alapkutatás szakaszában van. Amíg a beültethető optikai defibrillátorokat nem lehet kifejleszteni a betegek kezelésére,még mindig legalább öt-tíz évig tart, becslése szerint Sasse professzor.
kiadvány: az optogenetikai defibrilláció megszünteti a kamrai arrhythmiát az egér szívében és az emberi szimulációkban, Journal of Clinical Investigation, DOI: 10.1172/JCI88950
kapcsolat a média számára:
Junior Prof. Philipp Sasse
Élettani Intézet i
Bonni Egyetem
Tel. +49-228-6885212
E-mail: [email protected]
Dr. Tobias br Xhamgmann
Élettani Intézet i
Bonni Egyetem
Tel. +49-228-6885217
E-mail: [email protected]