Rozrusznik biologiczny - Biological pacemaker
Stymulator biologiczny jest jeden lub więcej rodzajów składników komórkowych, że gdy „wszczepiane lub wstrzykuje się do pewnych rejonów serca,” produkują specyficzne bodźce elektryczne, które naśladują naturalne, że w organizmie komórek stymulatorów . Biologiczne rozruszniki serca są wskazane w przypadku problemów, takich jak blok serca , wolne tętno i asynchroniczne skurcze komór serca .
Biologiczny rozrusznik ma być alternatywą dla sztucznego rozrusznika serca , który był używany przez ludzi od późnych lat pięćdziesiątych XX wieku. Pomimo ich sukcesu, w ciągu ostatnich dziesięcioleci pojawiło się kilka ograniczeń i problemów związanych ze sztucznymi rozrusznikami serca, takimi jak pęknięcie elektrody lub uszkodzenie izolacji , infekcja , ponowne operacje wymiany baterii i zakrzepica żylna . Potrzeba alternatywa jest najbardziej oczywiste w dzieci, w tym wcześniaków noworodków , gdzie wielkość niedopasowania oraz fakt, że prowadzi stymulatora nie rosną z dziećmi są problemem. Aby złagodzić wiele z tych problemów, przyjęto bardziej biologiczne podejście. Jednak wszczepione biologiczne komórki rozrusznika nadal zwykle wymagają uzupełnienia sztucznym rozrusznikiem, podczas gdy komórki tworzą niezbędne połączenia elektryczne z tkanką serca.
Historia
Pierwszy udany eksperyment z biologicznymi rozrusznikami serca został przeprowadzony przez grupę Arjanga Ruhparwara w Hannover Medical School w Niemczech przy użyciu przeszczepionych komórek mięśnia sercowego płodu . Proces ten został po raz pierwszy wprowadzony na sesjach naukowych American Heart Association w Anaheim w 2001 roku, a wyniki zostały opublikowane w 2002 roku. Kilka miesięcy później grupa Eduardo Marbana z Johns Hopkins University opublikowała pierwsze udane podejście do terapii genowej w stosunku do pokolenia aktywności rozrusznika w kardiomiocytach dorosłych bez rozrusznika na modelu świnki morskiej . Badacze postulowali działanie utajonego stymulatora w normalnych komórkach mięśnia sercowego. Ta potencjalna zdolność jest tłumiona przez prostujący do wewnątrz prąd potasowy Ik1 kodowany przez gen Kir2, który nie jest wyrażany w komórkach rozrusznika . Poprzez specyficzne hamowanie Ik1 poniżej pewnego poziomu obserwowano spontaniczną aktywność kardiomiocytów, podobną do schematu potencjału czynnościowego prawdziwych komórek rozrusznika.
W międzyczasie odkryto inne geny i komórki, w tym komórki mięśnia sercowego pochodzące z embrionalnych komórek macierzystych , geny „HCN”, które kodują prąd I (f) rozrusznika serca typu dzikiego . Grupa Michaela Rosena wykazała, że przeszczepienie ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych (hMSC) transfekowanych HCN2 prowadzi do ekspresji funkcjonalnych kanałów HCN2 in vitro i in vivo , naśladując nadekspresję genów HCN2 w miocytach serca . W 2010 roku grupa Ruhparwara ponownie zademonstrowała rodzaj biologicznego rozrusznika serca, tym razem pokazując, że poprzez wstrzyknięcie genu „cyklazy adenylanowej” do mięśnia sercowego można stworzyć biologiczny rozrusznik serca.
W 2014 roku nieinwazyjnie zastosowano gen TBX18 w celu przyspieszenia tętna spowodowanego blokiem serca. Ostatnie badania w 2015 roku, został eksperymenty optogenetyka podejście serca szczurów, w których wrażliwa na światło transgenu ( Channelrhodopsin -2) wstrzykiwany w kilku miejscach szczura komory , które ponadto mogą jednocześnie stymulują miejsca wstrzyknięcia przez niebieski napromieniowaniu.