Μπορούμε να αναγεννήσουμε καρδιακούς μύες με βλαστοκύτταρα;

Η καρδιά είναι ένα από τα λιγότερα αναγεννήσιμα όργανα στο ανθρώπινο σώμα -- ένας σημαντικός παράγοντας που κάνει την καρδιακή ανεπάρκεια την μεγαλύτερη αιτία θανάτου παγκοσμίως. Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να αναγεννήσουμε καρδιακούς μύες μετά από έναν τραυματισμό; Ο γιατρός και επιστήμονας Τσακ Μέρρι μοιράζεται την καινοτόμα έρευνά του όσον αφορά τη χρήση βλαστοκυττάρων για την καλλιέργεια καινούριων καρδιακών κυττάρων -- ένα τρομερό βήμα στην πραγματοποίηση της προοπτικής των βλαστοκυττάρων ως φάρμακο.

Θα ήθελα να σας μιλήσω,
για μια ασθενή με το όνομα, Ντόνα.

Σε αυτήν τη φωτογραφία,
η Ντόνα περίπου στα 70,

μια δραστήρια, υγιής γυναίκα,

η αρχηγός μιας μεγάλης οικογένειας.

Είχε οικογένεια με ιστορικό
από καρδιακές παθήσεις,

και μία μέρα, είχε ένα ξαφνικό
πόνο στο στήθος.

Δυστυχώς, αντί να ψάξει
για ιατρική περίθαλψη,

η Ντόνα έμεινε στο κρεβάτι
για 12 ώρες μέχρι που ο πόνος πέρασε.

Την επόμενη φορά που πήγε στον γιατρό της,

της έκανε ηλεκτροκαρδιογράφημα,

και έδειξε ότι είχε πάθει
μια σοβαρή καρδιακή προσβολή,

ή ένα «έμφραγμα μυοκαρδίου»,
στην ιατρική ορολογία.

Μετά από την ανακοπή,
η Ντόνα δεν ήταν ποτέ ξανά η ίδια.

Η ενέργειά της σταδιακά εξαφανιζόταν,

δεν μπορούσε να κάνει πολλές από
τις δραστηριότητες που παλιά της άρεσαν.

Έφτασε στο σημείο που δεν μπορούσε
να τα βγάλει πέρα με τα εγγόνια της,

και χρειαζόταν μεγάλη προσπάθεια
για να φτάσει στο τέλος του δρόμου,

για να πάρει τα γράμματά της.

Μια μέρα, η εγγονή της ήρθε
για να βγάλει βόλτα τον σκύλο,

και βρήκε τη γιαγιά της
νεκρή στην καρέκλα.

Ο γιατρός είπε ότι η αρρυθμία της καρδιάς
ήταν η δεύτερη αιτία για την ανακοπή.

Το τελευταίο πράγμα που πρέπει να σας πω,

είναι ότι η Ντόνα δεν ήταν
μια συνηθισμένη ασθενής,

η Ντόνα ήταν η μητέρα μου.

Ιστορίες σαν τις δικές μας
δυστυχώς, έχουν πολλά κοινά.

Τα νοσήματα της καρδιάς είναι
η πρώτη αιτία θανάτων στο κόσμο.

Στις Ηνωμένες Πολιτείες,

είναι η πρώτη αιτία που ένας ασθενής
μπαίνει στο νοσοκομείο,

προκαλώντας τα περισσότερα
έξοδα της υγείας.

Ξοδεύουμε πάνω από 100 δισεκατομμύρια
δολάρια -- δισεκατομμύρια με «Δις» --

σε αυτή τη χώρα κάθε χρόνο
για τη θεραπεία καρδιακών παθήσεων.

Μάλιστα, αυτό το ποσό
είναι το διπλάσιο του ετησίου προϋπολογισμού

της πολιτείας της Ουάσινγκτον.

Τι κάνει την ασθένεια τόσο θανατηφόρα;

Ας ξεκινήσουμε από το γεγονός ότι η καρδιά
είναι το λιγότερο ανανεώσιμο όργανο

στο ανθρώπινο σώμα.

Μια καρδιακή ανακοπή συμβαίνει όταν
ένας θρόμβος δημιουργείται στην αρτηρία

που τρέφει με αίμα το τοίχωμα της καρδιάς.

Αυτό κινητοποιεί τη ροή του αίματος,

και οι μύες της καρδιάς είναι
μεταβολικά ενεργοί,

οπότε πεθαίνει πολύ γρήγορα,

μέσα σε λίγες ώρες που η ροή διακόπτεται.

Αφού η καρδιά δε μπορεί
να δημιουργήσει έναν άλλο μυ

θεραπεύεται με τη δημιουργία ουλών.

Αυτό αφήνει τον ασθενή με ένα έλλειμμα

στην ποσότητα καρδιακού μυ που έχουν.

Σε πολλούς ανθρώπους,
η ασθένεια προχωρά σε σημείο

που η καρδιά δε μπορεί να απαντήσει στην
απαίτηση του σώματος για ροή του αίματος.

Η ανισορροπία μεταξύ προσφοράς και ζήτησης
είναι ο πυρήνας της καρδιακής ανεπάρκειας.

Όταν μιλάω με ανθρώπους
για αυτό το πρόβλημα,

Συχνά ανασηκώνουν τους ώμους
και παίρνω μια δήλωση τύπου:

«Ξέρεις ,Τσακ, όλοι από κάτι
πρέπει να πεθάνουμε».

(Γέλια)

Ναι, αλλά αυτό σημαίνει

ότι έχουμε αφήσει τους εαυτούς μας
σε αυτό το καθεστώς γιατί έτσι πρέπει.

Ή όχι;

Πιστεύω ότι υπάρχει καλύτερος τρόπος

που συμπεριλαμβάνει τη χρήση
βλαστοκυττάρων ως φάρμακα.

Οπότε, τι ακριβώς είναι τα βλαστοκύτταρα;

Aν τα κοιτάξεις από μικροσκόπιο,
δεν είναι κάτι τρομερό.

Είναι απλά μικρά κυκλικά κύτταρα.

Ωστόσο, έχουν δύο
αξιοθαύμαστα χαρακτηριστικά.

Το πρώτο είναι ότι
διχοτομούνται σε τρελό βαθμό.

Οπότε μπορώ να πάρω ένα κύτταρο,
μέσα σε διάστημα ενός μήνα,

μπορώ να τα κάνω
ένα δισεκατομμύρια κύτταρα.

Το δεύτερο είναι ότι μπορούν
να διαφοροποιηθούν ή να εξειδικευτούν,

ώστε τα απλά αυτά μικρά κύτταρα
να μπορούν να γίνουν δέρμα ή εγκέφαλο,

να γίνουν νεφρά και τα λοιπά.

Μερικοί ιστοί στο σώμα μας
είναι γεμάτα με βλαστοκύτταρα.

Ο μυελός των οστών δίνει δισεκατομμύρια
καρδιακών κυττάρων κάθε μέρα.

Άλλοι ιστοί όπως η καρδιά είναι σταθεροί,

και μπορούμε να πούμε ότι η καρδιά
έχει παντελή έλλειψη από αυτά.

Οπότε πρέπει να φέρουμε
βλαστοκύτταρα από άλλη πηγή,

για αυτό στρεφόμαστε προς
το πιο δυνατό τύπο βλαστοκυττάρων,

το πολυδύναμο βλαστοκύτταρο.

Λέγονται έτσι,

γιατί μπορούν να γίνουν οτιδήποτε
μεταξύ των 240 τύπων κυττάρων

που συνθέτουν το ανθρώπινο σώμα.

Αυτή είναι η μεγάλη μου ιδέα:

Θέλω να πάρω τα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα,

να τα καλλιεργήσω σε μεγάλο βαθμό,

να τα διαφοροποιήσω
σε καρδιακά κύτταρα μυών

να τα πάρω από το τρυβλίο

και να τα εμφυτέψω στις καρδιές
των ασθενών που έπαθαν καρδιακή ανακοπή.

Νομίζω ότι θα ξαναφυτρώσει
το τοίχωμα με έναν καινούργιο μυ,

και θα αποκαταστήσει
τη συστολική λειτουργία της καρδιάς.

(Χειροκρότημα)

Πριν χειροκροτήσετε πολύ,
αυτή η ιδέα μου υπάρχει για 20 χρόνια.

(Γέλια)

Όταν ήμουν νέος, πίστευα σε αυτή
την ιδέα πολύ και σκέφτηκα,

πέντε χρόνια στο εργαστήριο,
θα έχει αντίκρισμα,

και θα το έχουμε στην κλινική.

Αφήστε με να σας πω τι έγινε πραγματικά.

(Γέλια)

Αρχίσαμε αυτή την αναζήτηση για να
κάνουμε τα βλαστοκύτταρα σε μύες καρδιάς.

Τα πρώτα μας πειράματα δούλεψαν, κάπως.

Είχαμε ως αποτέλεσμα τον χτύπο της
ανθρώπινης καρδιάς στο τρυβλίο μας,

ήταν πολύ ενθαρρυντικό, γιατί στην ουσία,

ήταν έτοιμο να δουλέψει.

Ωστόσο, όταν αρχίσαμε
να υπολογίζουμε τα κύτταρα,

είδαμε ότι μόνο ένα στα χίλια
από τα βλαστοκύτταρα

μετατρέπονταν σε μύες καρδιάς.

Τα υπόλοιπα ήταν ένα μείγμα
από εγκέφαλο, δέρμα, χόνδρους

και έντερα.

Οπότε, πώς μετατρέπεις ένα κύτταρο,
που μπορεί να γίνει οτιδήποτε,

σε κύτταρο καρδιακού μυ;

Για να γίνει αυτό στραφήκαμε
προς την εμβρυολογία.

Για περισσότερο από έναν αιώνα,
οι εμβρυολόγοι ερευνούν

τα μυστήρια της ανάπτυξης καρδιάς.

Μας έδωσαν αυτό που πραγματικά
θεωρείται σαν ένας χάρτης της Google

από ένα γονιμοποιημένο αυγό,

μέχρι και το καρδιαγγειακό
σύστημα του ανθρώπου.

Χωρίς ντροπή ρουφήξαμε
όλη αυτή την πληροφορία

προσπαθώντας να φτιάξουμε
την καρδιαγγειακή ανάπτυξη σε ένα τρυβλίο.

Μας πήρε πέντε χρόνια,
αλλά αυτές τις μέρες,

μπορούμε να κάνουμε το 90%
των βλαστοκυττάρων σε καρδιακούς μύες --

900 φορές πάνω βελτίωση.

Οπότε ενθουσιαστήκαμε.

Αυτή η εικόνα δείχνει
το τωρινό κυτταρικό προϊόν μας.

Μεγαλώνουμε καρδιακά κύτταρα μυών
σε μικρές μάζες τριών διαστάσεων

με όνομα καρδιακά οργανοειδή.

Κάθε ένα από αυτά έχει 500 με 1.000
καρδιακά κύτταρα μυών.

Αν κοιτάξετε πιο προσεκτικά, θα δείτε
μικρά οργανοειδή να κουνιούνται

το κάθε ένα από αυτά χτυπά ανεξάρτητα.

Αλλά έχουν έναν άσσο κάτω από το μανίκι.

Πήραμε ένα γονίδιο από μέδουσα
που ζει βορειοδυτικά στον Ειρηνικό,

και με μια τεχνική,
την επεξεργασία γονιδιώματος,

σπάσαμε το γονίδιο σε βλαστοκύτταρα.

Αυτό κάνει τα καρδιακά κύτταρα μυών
να γίνονται πράσινα κάθε φορά που χτυπούν.

Τώρα είμαστε έτοιμοι
να ξεκινήσουμε τα πειράματα σε ζώα.

Πήραμε τα καρδιακά κύτταρα μυών,

και τα εμφυτέψαμε σε καρδιές ποντικών,

προκαλώντας τους πειραματικές
καρδιακές ανακοπές.

Μετά από έναν μήνα, κοίταξα με άγχος
μέσα από το μικροσκόπιο

για να δω τι μεγάλωσε,

και είδα...

τίποτα.

Όλα είχαν πεθάνει.

Αλλά επιμείναμε σε αυτό
και σκεφτήκαμε ένα βιοχημικό κοκτέιλ

που ονομαζόταν «κοκτέιλ προ-επιβίωσης»,

αυτό ήταν αρκετό να επιτρέψει
στα κύτταρα να επιβιώσουν

μέσα από αγχωτικές
διαδικασίες εμφυτεύσεων.

Όταν κοίταξα τότε
μέσα από το μικροσκόπιο,

μπορούσα να δω μια φρέσκια,
νέα ανθρώπινη καρδιά

να μεγαλώνει σε ένα τραυματισμένο
τοίχωμα καρδιάς ποντικιού.

Αυτό ήταν πολύ ενθαρρυντικό.

Η επόμενη ερώτηση ήταν:

Θα μπορέσει αυτός ο νέος μυς να χτυπά
στον ίδιο χρόνο με την υπόλοιπη καρδιά;

Για να απαντήσω αυτό,

γυρίσαμε στα κύτταρα
που είχαν γονίδιο από μέδουσα.

Χρησιμοποιήσαμε αυτά τα κύτταρα
ουσιαστικά σαν χώρο δοκιμής

για να τα ενεργοποιήσουμε
σε ένα ξένο περιβάλλον

και τότε να πάρουμε πίσω
αυτήν τη φωτεινή ένδειξη

για τη βιολογική τους δραστηριότητα.

Αυτό που βλέπετε είναι σε μεγέθυνση,

μια ασπρόμαυρη εικόνα
καρδιάς ινδικού χοιρίδιου

που τραυματίστηκε και μετά έλαβε
τρία μοσχεύματα ανθρώπινου καρδιακού μυ.

Μπορείτε να δείτε διαγώνια άσπρες γραμμές.

Το καθένα από αυτά είναι τρυπήματα

που περιέχουν μερικά εκατομμύρια
ανθρώπινα καρδιακά μυϊκά κύτταρα.

Μόλις ξεκινήσω το βίντεο,
μπορείτε να δείτε τι είδαμε

όταν κοιτάξαμε μέσα από το μικροσκόπιο.

Τα κύτταρά μας φωτίζουν,

και φωτίζουν συγχρονισμένα

μέσα από τα τοιχώματα
της τραυματισμένης καρδιάς

Τι σημαίνει αυτό;

Σημαίνει ότι τα κύτταρα είναι ζωντανά,

είναι καλά, χτυπούν,

και κατάφεραν να επικοινωνούν μεταξύ τους

οπότε χτυπούν συγχρονισμένα.

Αλλά γίνεται πιο ενδιαφέρον από αυτό.

Αν κοιτάξετε τα ίχνη που είναι
κατά μήκος του κάτω μέρους

είναι το ηλεκτροκαρδιογράφημα
από την καρδιά του ινδικού χοιριδίου

Και αν βάλετε μαζί το φωτισμό
με το ρυθμό καρδιάς

που φαίνεται κάτω,

αυτό που μπορείτε να δείτε είναι
μια τέλεια μία προς μία ανταπόκριση.

Με άλλα λόγια, o φυσικός βηματοδότης
του ινδικού χοιριδίου ηγείται

και τα ανθρώπινα καρδιακά
μυϊκά κύτταρα ακολουθούν ρυθμικά

σαν πιστοί στρατιώτες.

(Χειροκρότημα)

Οι πρόσφατες έρευνές μας έχουν προχωρήσει
σε κάτι που νομίζω ότι θα είναι

το καλύτερο δυνατό
μέσο πρόβλεψης ενός ασθενή,

και βρίσκεται στους μακάκες.

Η επόμενη διαφάνεια σας δείχνει
μια μικροσκοπική εικόνα

από καρδιά ενός μακάκα που του δόθηκε
μια πειραματική καρδιακή ανακοπή

και μετά έλαβε μια ένεση
αλατούχου διαλύματος.

Αυτή είναι ουσιαστικά
μια θεραπεία πλασίμπο

υποδεικνύοντας τη φυσική
ιστορία της ασθένειας.

Ο καρδιακός μυς του μακάκα
είναι με κόκκινο,

και με μπλε είναι η ουλή του ιστού
ως αποτέλεσμα της ανακοπής.

Οπότε όπως βλέπετε, καταλαβαίνετε
τη μεγάλη ανεπάρκεια στον μυ

σε ένα κομμάτι του τοιχώματος της καρδιάς.

Και δεν είναι δύσκολο να φανταστείτε
πώς αυτή η καρδιά θα είχε δυσκολίες

παράγοντας αρκετή δύναμη.

Αντίθετα τώρα, αυτή είναι μία από
τις καρδιές που έλαβαν βλαστοκύτταρα.

Πάλι, βλέπετε με κόκκινο
τον καρδιακό μυ της μαϊμούς,

αλλά είναι πολύ δύσκολο να δούμε
τη μπλε ουλή του ιστού,

και αυτό, επειδή καταφέραμε
να το ανασυστήσουμε,

με ανθρώπινο καρδιακό μυ,

οπότε έχουμε αυτόν
τον ωραίο, παχουλό τοίχο.

Εντάξει, πάρτε λίγο χρόνο
και ανακεφαλαιώνουμε.

Σας έδειξα ότι μπορούμε να πάρουμε
τα δικά μας βλαστοκύτταρα

και να τα διαφοροποιήσουμε σε καρδιακό μυ.

Έχουμε μάθει πώς να τα κρατήσουμε
ζωντανά μετά από εμφύτευση,

έχουμε δει ότι χτυπούν
με συγχρονισμό με την υπόλοιπη καρδιά,

και έχουμε αποδείξει
ότι μπορούμε να την εφαρμόσουμε

σε ένα ζώο που είναι η καλύτερη
πρόβλεψη μιας ανθρώπινης αντίδρασης.

Πιστεύετε ότι έχουμε διώξει
όλα τα εμπόδια στον δρόμο μας, σωστά;

Τελικά, όχι.

Οι έρευνες στους μακάκες μας δίδαξαν

ότι ο ανθρώπινος καρδιακός μυς δημιούργησε
μια περίοδο ηλεκτρικής αστάθειας.

Προκάλεσαν κοιλιακές αρρυθμίες,
ή ασυνήθιστους παλμούς,

για αρκετές εβδομάδες,
αφότου τον εμφυτεύσαμε.

Ήταν πραγματικά απρόσμενο,
γιατί δεν το είχαμε δει σε μικρότερα ζώα.

Το εξετάσαμε διεξοδικά,

και φάνηκε ότι οδηγούνται από το γεγονός
ότι τα κυτταρικά γραφήματα

είναι αρκετά πρόωρα,

και τα πρόωρα καρδιακά κύτταρα
συμπεριφέρονται όλα σαν βηματοδότες.

Οπότε αυτό που συμβαίνει είναι,
ότι τα βάζουμε στην καρδιά,

και αρχίζουν να διαγωνίζονται
με τους φυσικούς βηματοδότες

για το ποιος θα ηγηθεί.

Θα μπορούσε να είναι σαν

να φέρνεις μια ομάδα εφήβων
μέσα σε έναν οίκο ευγηρίας,

απαρνούμενοι τους κανόνες και τον ρυθμό
που τα πράγματα συμβαίνουν,

και χρειάζεται λίγος χρόνος
για να ηρεμήσουν όλοι

και να τους κάνεις
να δουλέψουν συντονισμένα.

Οπότε τα σχέδια μας τώρα

είναι να κάνουμε τα κύτταρα
να περάσουν από αυτήν τη φάση εφηβείας

ενώ βρίσκονται ακόμα στο τρυβλίο,

και μετά θα τα εμφυτεύσουμε
στη μετα-εφηβική φάση,

όπου θα είναι πιο πολύ γερασμένα

και πιο πρόθυμα να υπακούσουν
στους κανόνες πορείας τους.

Προς το παρόν, φαίνεται ότι μπορούμε
να τα πάμε αρκετά καλά

με το να χορηγούμε φάρμακα
για την αρρυθμία.

Οπότε μια μεγάλη ερώτηση παραμένει,

και αυτή είναι φυσικά, ολόκληρος ο σκοπός
που ξεκινήσαμε για να το κάνουμε:

Μπορούμε να επαναφέρουμε
τη λειτουργία της τραυματισμένης καρδιάς;

Για να απαντήσουμε,

ασχοληθήκαμε με κάτι που ονομάζεται,
«κλάσμα εξώθησης της αριστεράς κοιλίας».

Κλάσμα εξώθησης είναι απλά
η ποσότητα αίματος

που πιέζεται έξω από τα
τοιχώματα της καρδιάς

με κάθε χτύπο.

Τώρα, στους υγιείς μακάκες,
όπως στους υγιείς ανθρώπους,

τα κλάσματα εξώθησης
είναι περίπου 65 τοις εκατό.

Μετά από μια ανακοπή, το κλάσμα εξώθησης
πέφτει κάτω από 40 τοις εκατό,

οπότε αυτά τα ζώα είναι
κοντά στην καρδιακή ανεπάρκεια.

Στα ζώα που έλαβαν μια ένεση πλασίμπο,

όταν τα εξετάσαμε ένα μήνα μετά,

είδαμε ότι το κλάσμα εξώθησης
δεν έχει αλλάξει,

γιατί η καρδιά, φυσικά,
δεν αναρρώνει αυθόρμητα.

Ωστόσο, κάθε ζώο που έλαβε ένα μόσχευμα

από ανθρώπινα καρδιακά κύτταρα,

βλέπουμε μια σημαντική βελτίωση
στη λειτουργία της καρδιάς.

Αυτός ο μέσος όρος οκτώ βαθμών,
δηλαδή από 40 στο 48.

Μπορώ να σας πω
ότι οκτώ βαθμοί είναι καλύτεροι

σε σύγκριση με οτιδήποτε
βρίσκεται τώρα στην αγορά

για τη θεραπεία ασθενών από ανακοπή.

Είναι καλύτερα από οτιδήποτε
έχουμε προσπαθήσει μαζί.

Άρα αν κάνουμε οκτώ βαθμούς στην κλινική,

νομίζω ότι θα ήταν μια σπουδαία
δουλειά με μεγάλο αντίκτυπο

για την ανθρώπινη υγεία.

Ωστόσο, γίνεται πιο ενδιαφέρον.

Αυτό ήταν τέσσερις εβδομάδες
μετά τη μεταμόσχευση.

Αν επεκτείνουμε αυτές
τις έρευνες σε τρεις μήνες,

παίρνουμε 22 βαθμούς κέρδος
στο κλάσμα εξώθησης.

(Χειροκρότημα)

Η λειτουργία σε αυτές
τις καρδιές είναι τόσο καλή

που αν δεν ξέραμε ότι αυτά τα ζώα
υπέστησαν καρδιακή ανακοπή,

δε θα μπορούσαμε ποτέ να το καταλάβουμε
από τις λειτουργικές τους μελέτες.

Συνεχίζοντας, το σχέδιο μας
είναι να ξεκινήσουμε την πρώτη φάση,

πρώτα σε ανθρώπινη δοκιμή εδώ στο
Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον το 2020 --

σε δύο σύντομα χρόνια από τώρα.

Υποθέτοντας ότι οι έρευνες
είναι ασφαλείς και αποτελεσματικές,

που πιστεύω ότι θα είναι,

το σχέδιο μας είναι να επεκταθούν
και να μεταφέρουμε τα κύτταρα παντού

για τη θεραπεία ασθενών
από καρδιακές παθήσεις.

Δεδομένου του παγκόσμιου βάρους
αυτής της ασθένειας,

μπορώ να φανταστώ εύκολα
να θεραπεύει ένα εκατομμύριο

ή περισσότερους ασθενείς το χρόνο.

Οπότε οραματίζομαι μια εποχή,
ίσως σε μια δεκαετία από τώρα,

όπου ένας ασθενής όπως η μητέρα μου
θα έχει πραγματικές θεραπείες

που θα μπορούν να αντιμετωπίσουν τη ρίζα
του προβλήματος και όχι μόνο συμπτώματα.

Αυτό προέρχεται από το γεγονός
ότι τα βλαστοκύτταρα μας βοηθούν

να επισκευάσουμε το ανθρώπινο σώμα

από τα δομικά του στοιχεία.

Σε ένα όχι τόσο μακρινό μέλλον,

το να επισκευάσεις ανθρώπους θα γίνει

από κάτι μακρινό όπως
η παράλογη επιστημονική φαντασία

σε κοινή ιατρική πρακτική.

Και όταν συμβεί,

θα έχει μια μεταμορφωτική επιρροή

που συναγωνίζεται την ανάπτυξη
εμβολίων και αντιβιοτικών.

Ευχαριστώ για την προσοχή σας.

(Χειροκρότημα)