Хотя многие пациенты с COVID-19 испытывают проблемы с сердцем, причины не совсем ясны. Были замешаны ранее существовавшие сердечные заболевания или воспаление и кислородное голодание, вызванные инфекцией. Но до сих пор имелись лишь ограниченные доказательства того, что вирус SARS-CoV-2 напрямую поражает отдельные мышечные клетки сердца.
«Мы не только обнаружили, что эти сердечные клетки, полученные из стволовых клеток, восприимчивы к заражению новым коронавирусом, но и что вирус также может быстро делиться в клетках сердечной мышцы», – сказал Арун Шарма, доктор философии, научный сотрудник Cedars-Sinai.
Совет управляющих Института регенеративной медицины и первый и соавтор исследования. "Что еще более важно, инфицированные клетки сердца показали изменения в их способности биться после 72 часов заражения."
Исследование также продемонстрировало, что сердечные клетки, полученные из стволовых клеток человека, инфицированные SARS-CoV-2, изменяют профиль экспрессии генов, дополнительно подтверждая, что клетки могут активно инфицироваться вирусом и активировать врожденные клеточные «защитные механизмы», чтобы помочь очистить вирус.
Хотя эти результаты не являются точной копией того, что происходит в организме человека, эти знания могут помочь исследователям использовать полученные из стволовых клеток сердечные клетки в качестве платформы для скрининга для выявления новых противовирусных соединений, которые могут облегчить вирусную инфекцию сердца, по словам старшего. и соавтор-корреспондент Клайв Свендсен, доктор философии.
«Эта вирусная пандемия в основном определяется респираторными симптомами, но есть также сердечные осложнения, включая аритмии, сердечную недостаточность и вирусный миокардит», – сказал Свендсен, директор Института регенеративной медицины и профессор биомедицинских наук и медицины. «Хотя это может быть результатом массивного воспаления в ответ на вирус, наши данные предполагают, что сердце также может быть напрямую затронуто вирусом COVID-19."
Исследователи также обнаружили, что лечение антителом к ACE2 может подавлять репликацию вируса на клетках сердца, полученных из стволовых клеток, предполагая, что рецептор ACE2 может использоваться SARS-CoV-2 для проникновения в клетки сердечной мышцы человека.
«Блокируя белок ACE2 антителом, вирус не так легко может связываться с белком ACE2 и, следовательно, не может легко проникнуть в клетку», – сказал Шарма. "Это не только помогает нам понять механизмы функционирования этого вируса, но и предлагает терапевтические подходы, которые могут быть использованы в качестве потенциального лечения инфекции SARS-CoV-2."
В исследовании использовались индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), тип стволовых клеток, которые создаются в лаборатории из клеток крови или кожи человека. IPSC могут производить клетки любого типа, обнаруженные в организме, каждая из которых несет ДНК человека. Созданные таким образом тканеспецифические клетки используются для исследований, а также для создания и тестирования потенциальных методов лечения болезней.
«Эта работа демонстрирует силу возможности изучать человеческие ткани в чашке», – сказал Эдуардо Марбан, доктор медицинских наук, исполнительный директор Smidt Heart Institute, который сотрудничал с Шармой и Свендсеном в исследовании. «Вполне вероятно, что прямое инфицирование клеток сердечной мышцы может способствовать развитию сердечных заболеваний, связанных с COVID."
Исследователи также сотрудничали с соавтором-корреспондентом Вайтилингараджа Арумугасвами, доктором медицины, доктором философии, адъюнкт-профессором молекулярной и медицинской фармакологии в Медицинской школе Дэвида Геффена при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и членом Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток Эли и Эдит Брод. Арумугасвами предоставил новый коронавирус, который был добавлен в клетки сердца, а исследователь Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Густаво Гарсия-младший. внесла вклад в эксперименты по основным инфекциям сердечных клеток.
«Эта ключевая экспериментальная система может быть полезна для понимания различий в процессах заболевания связанных коронавирусных патогенов, SARS и MERS», – сказал Арумугасвами.