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Three months after a heart attack, a monkey's heart was beating with the help of cells that began as ordinary blood cells in a laboratory dish. At Hanover Medical School, Ulrich Martin and Robert Zweigerdt have spent more than 20 years trying to repair damaged hearts with cells. Their latest study, published in Nature Communications, reports that the treatment improved heart function after three months in animals.
Três meses após um ataque cardíaco, o coração de um macaco batia com a ajuda de células que tinham começado como simples células sanguíneas numa placa de laboratório. Na Escola de Medicina de Hanôver, Ulrich Martin e Robert Zweigerdt passaram mais de 20 anos a tentar reparar corações danificados com células. O seu estudo mais recente, publicado na Nature Communications, relata que o tratamento melhorou a função cardíaca após três meses nos animais.
When a heart attack strikes, the part of the heart muscle that loses its oxygen supply dies, and scar tissue takes its place. The damage can lead to chronic heart failure. The Hanover team does not inject single cells. It injects small clusters of human heart muscle cells, produced in bioreactors from induced pluripotent stem cells, which are adult cells, such as blood cells, reprogrammed to become almost any cell type. The clusters form spherical aggregates, and the team expects more of them to stay in the heart and integrate into the muscle than would be the case with single cells.
Quando sobrevém um ataque cardíaco, a parte do músculo cardíaco que perde o seu aporte de oxigénio morre, e tecido cicatricial ocupa o seu lugar. Os danos podem levar a insuficiência cardíaca crónica. A equipa de Hanôver não injeta células isoladas. Injeta pequenos aglomerados de células musculares cardíacas humanas, produzidas em biorreatores a partir de células-tronco pluripotentes induzidas, que são células adultas, como as células sanguíneas, reprogramadas para se tornarem quase qualquer tipo celular. Os aglomerados formam agregados esféricos, e a equipa prevê que mais deles permaneçam no coração e se integrem no músculo do que aconteceria com células isoladas.
The experiments were run with the German Primate Centre in Göttingen, on Javanese macaques in which a heart attack had been induced. Mice were not suitable, because their hearts are much smaller and beat much faster than human hearts. Pigs have hearts closer to ours in size, but their immune systems reject human cells. In monkeys, the human cells grew and survived with appropriate immunosuppressive medication. After three months, extensive new human cardiac muscle fibers had formed. The transplant caused temporary cardiac arrhythmias, but its effect on heart function was positive over time.
As experiências foram realizadas com o Centro Alemão de Primatas, em Göttingen, em macacos-cinomolgos (de Java) nos quais se tinha provocado um ataque cardíaco. Os ratinhos não eram adequados, porque os seus corações são muito mais pequenos e batem muito mais depressa do que os corações humanos. Os porcos têm corações mais próximos do nosso em tamanho, mas o seu sistema imunitário rejeita células humanas. Nos macacos, as células humanas cresceram e sobreviveram com medicação imunossupressora adequada. Após três meses, tinham-se formado extensas novas fibras musculares cardíacas humanas. O transplante provocou arritmias cardíacas temporárias, mas o seu efeito na função cardíaca foi positivo ao longo do tempo.
The team tested clusters from two iPSC lines, and only those from one of them improved heart function, although both produced grafts of similar size. Zweigerdt suggests that the contraction of the cells in culture is linked to their potential to help the heart, so the contractile force of the clusters should be checked before transplantation. The study does not yet allow conclusions about people, and Zweigerdt says so directly: human cells have their own human heart rate.
A equipa testou aglomerados de duas linhas de iPSC, e apenas os de uma delas melhoraram a função cardíaca, embora ambas tenham produzido enxertos de dimensões semelhantes. Zweigerdt sugere que a contração das células em cultura está ligada ao seu potencial para ajudar o coração, pelo que a força contrátil dos aglomerados deverá ser verificada antes do transplante. O estudo ainda não permite conclusões sobre as pessoas, e Zweigerdt afirma-o diretamente: as células humanas têm o seu próprio ritmo cardíaco, próprio dos seres humanos.
For patients, the change would come from the cell source. Current clinical trials worldwide use donor cells, which means immunosuppression for the rest of the patient's life. The Hanover team aims instead to make clusters from each patient's own blood cells, which would avoid that medication and could, in Martin's view, widen acceptance among younger patients, although the approach costs more. The HEAL research project is working to refine the production and delivery of the clusters for human use. The team has not announced a date for human trials, and Martin is clear about the limits: living cells cannot fully heal a heart that is already badly damaged, but they may improve its function.
Para os doentes, a mudança viria da origem das células. Os ensaios clínicos atuais em todo o mundo usam células de dadores, o que implica imunossupressão durante toda a vida do doente. A equipa de Hanôver pretende, em alternativa, produzir aglomerados a partir das células sanguíneas de cada doente, o que evitaria esta medicação e poderia, na opinião de Martin, alargar a aceitação entre doentes mais jovens, embora a abordagem seja mais dispendiosa. O projeto de investigação HEAL trabalha para aperfeiçoar a produção e a administração dos aglomerados para uso humano. A equipa não anunciou uma data para os ensaios em seres humanos, e Martin é claro quanto aos limites: as células vivas não conseguem curar totalmente um coração já muito danificado, mas podem melhorar a sua função.