Ny typ av cellterapi kan reparera skadad hjärtvävnad efter infarkt

Kenneth Chien, senior professor. Foto: Jon Chase.

KarlLudwig Laugwitz, professor. Foto: Daniel Delang/TUM

Forskare vid bland annat Karolinska Institutet, Technical University of Munich (TUM) i Tyskland och AstraZeneca har identifierat en ny typ av cellterapi med potential att läka skador på hjärtat efter en infarkt. Den prekliniska studien, som publicerats i tidskriften Nature Cell Biology, visar att så kallade ventrikulära progenitorceller kan stimulera hjärtats reparationsförmåga och minska ärrvävnad.

– Detta är kulmen av två decenniers arbete för att hitta den optimala cellen för att reparera ett skadat hjärta. Resultaten innebär nytt hopp för de miljontals patienter med hjärtsvikt världen över som väntar på en hjärttransplantation, säger Kenneth Chien, senior professor vid institutionen för cell- och molekylärbiologi på Karolinska Institutet och en av studiens författare.

Studien genomfördes även i samarbete med forskare vid TUM’s universitetssjukhus Klinikum rechts der Isar och Procella Therapeutics.

Vid en hjärtattack dör miljontals hjärtmuskelceller (kardiomyocyter) på grund av minskat blodflöde. Dessa ersätts av fibrotisk ärrvävnad, vilket ytterligare försämrar hjärtats förmåga att pumpa runt blod i kroppen. Detta kan i sin tur leda till hjärtsvikt, ett vanligt och inte sällan dödligt tillstånd som drabbar fler än 60 miljoner människor globalt.

Spelar en viktig roll i hjärtats uppbyggnad

Till skillnad från under fosterutvecklingen och hos små barn är det vuxna hjärtats förmåga att bilda nya hjärtmuskelceller mycket begränsad. Många forskare intresserar sig därför för möjligheten att använda cellterapi för att stimulera hjärtats regenerativa förmåga. Tidigare studier har delvis fokuserat på mogna kardiomyocyter, men biverkningar som hjärtrytmrubbningar har hittills förhindrat klinisk användning.

I den aktuella studien undersöktes så kallade humana ventrikulära progenitorceller (HVP), som är omogna hjärtmuskelceller och spelar en viktig roll i hjärtats uppbyggnad under fosterutvecklingen. Forskarna odlade fram och renade miljardtals av dessa HVP-celler från mänskliga embryonala stamceller. Därefter undersöktes cellernas förmåga att återuppbygga hjärtats muskelfunktion i en tredimensionell cellodlingskammare och i grisar med hjärtskada. – I laboratoriestudier såg vi hur HVP-cellerna migrerade till skadade regioner av hjärtat där de sedan mognade till friska fungerande hjärtceller och motverkade bildandet av ärrvävnad. Resultaten representerar en viktig milstolpe i arbetet med att hitta en möjlig behandling med HVP-celler för patienter med allvarlig hjärtsvikt, särskilt för äldre där hjärtkirurgi skulle innebära en stor påfrestning, säger medförfattaren

”Vid en hjärtattack dör miljontals hjärtmuskelceller (kardiomyocyter) på grund av minskat blodflöde. Dessa ersätts av fibrotisk ärrvävnad, vilket ytterligare försämrar hjärtats förmåga att pumpa runt blod i kroppen. Detta kan i sin tur leda till hjärtsvikt, ett vanligt och inte sällan dödligt tillstånd som drabbar fler än 60 miljoner människor globalt”. Foto: Canstock, arkiv.

Karl-Ludwig Laugwitz, professor i kardiologi vid TUM.

Även i djurstudierna såg forskarna en tydlig förbättring i hjärtfunktion hos grisar som injicerats med HVP-celler efter en skada jämfört med den obehandlade gruppen. Under uppföljningsperioden på tre månader syntes ingen tumörbildning, vilket är lovande för eventuella framtida kliniska studier.

Förbättrad hjärtfunktion

Resultaten pekar på en unik förmåga hos HVP-celler till nybildning av hjärtvävnad, minskad ärrvävnad och förbättrad hjärtfunktion i grisar med ischemisk hjärtsvikt. Vi är uppmuntrande av dessa resultat inom HVP-cellterapi och möjligheten att i framtiden hitta nya hjärtkärlbehandlingar för att motverka hjärtsviktskador, säger Regina Fritsche Danielson, chef för forskning och tidig utveckling inom området kardiovaskulära, njur- och metabola sjukdomar på AstraZeneca.

I ett nästa steg planerar forskarna att genomföra bland annat toxikologiska studier samt undersöka möjligheten att utveckla cellinjer som tolereras av immunförsvaret. I dagsläget krävs behandling med immunhämmande läkemedel för att motverka att immunsystemet stöter bort transplanterade HVP-celler. Förhoppningen är att påbörja kliniska studier inom de kommande två åren.

Källa: Karolinska Institutet Regina Fritsche Danielson. AstraZeneca.

Publikation:

”Migratory and anti-fibrotic programs define the regenerative potential of human cardiac progenitors,” Christine M. Poch, Kylie S. Foo, Maria Teresa De Angelis, Karin Jennbacken, Gianluca Santamaria, Andrea Bähr, Qing-Dong Wang, Franziska Reiter, Nadja Hornaschewitz, Dorota Zawada, Tarik Bozoglu, Ilaria My, Anna Meier, Tatjana Dorn, Simon Hege, Miia L. Lehtien, Yat Long Tsoi, Daniel Hovdal, Johan Hyllner, Sascha Schwarz, Victoria Jurisch, Marcella Sini, Mick D Fellows, Matthew Cummings, Jonathan Clarke, Ricardo Baptista, Elif Eroglu, Roland Tomasi, Andreas Dendorfer, Marco Gaspari, Giovanni Cuda, Markus Krane, Daniel Sinnecker, Petra Hoppmann , Christian Kupatt*, Regina Fritsche Danielson*, Alessandra Moretti*, Kenneth R. Chien*, and Karl-Ludwig Laugwitz*, Nature Cell Biology, online 12 maj, 2022, doi: 10.1038/s41556-022-00899-8

Detta projekt har fått finansiering från Europeiska forskningsrådet (ERC) under Europeiska unionens forsknings- och innovationsprogram Horisont 2020 (anslagsnummer 743225), Vetenskapsrådet, German Research Foundation, Transregio Research Unit 152 och 267 och DZHK. Flera av studieförfattarna är anställda av Procella Therapeutics, som äger de immateriella rättigheterna till HVP-teknologin, eller av AstraZeneca. Kylie Foo och Kenneth Chien är uppfinnare till ett patent baserat på HVP-teknologin.