Nouveau modèle expérimental peut prédire le phénotype cardiaque éventuelle chez les patients pédiatriques
Un modèle expérimental utilise la génétique-guidée biomécanique et les cellules souches provenant de patients de prédire ce type de cœur défaut hérité d' un enfant développera, selon les auteurs d'une nouvelle étude dans la revue Cell.
Une équipe multi-institutionnelle développement de la technologie - et dirigée par l'Institut de cardiologie de l'Cincinnati Children - Rapports 19 mai, il laisserait les médecins à intervenir plus tôt pour aider les patients à gérer leurs conditions et aider à informer les futures options de traitement pharmacologique. Dans les tests de laboratoire, le modèle prédit avec précision si des modèles de souris et des cellules cardiaques de cellules souches provenant de patients humains vont développer une cardiomyopathie hypertrophique ou dilatée.
«Cette technologie permettrait de prédire le phénotype cardiaque éventuelle chez les patients pédiatriques et aider à orienter leur traitement et leur suivi futur», a déclaré Jeffery Molkentin, PhD, auteur principal et chercheur à la Division de la biologie cardiovasculaire moléculaire à Cincinnati enfants et Howard Hughes Medical Institute."Il pourrait aider lors du counseling patients sur les efforts athlétiques, où la mort soudaine peut se produire avec une cardiomyopathie hypertrophique. Ou il pourrait aider à décider si certains patients devraient envisager un défibrillateur pour prévenir la mort subite à mesure qu'ils grandissent dans l'âge adulte."
cardiomyopathie Hérité est un groupe génétiquement diversifié de maladies du muscle cardiaque qui touchent environ un sur 500 personnes. Il existe deux principales manifestations cliniques: cardiomyopathie hypertrophique (CMH) et une cardiomyopathie dilatée (DCM). Les maladies impliquent près de 1500 différentes mutations génétiques dans sarcomères, la partie du muscle cardiaque qui génère la tension et la contraction.
En HCM, les chambres et les valves du cœur se développent de sorte qu'ils ne sont pas symétriques. La dimension de la chambre ventriculaire est réduite, le septum interventriculaire épaissit, et les patients souffrent de dysfonction diastolique (dans laquelle le muscle cardiaque ne se relâche pas normalement), entraînant un risque accru de mort subite par arythmie. Avec du DCM, les gens ont une cavité ventriculaire gauche agrandie accompagnée d'un allongement des cellules cardiaques (myocytes), qui résulte de la fonction systolique réduite et finalement une insuffisance cardiaque.
régimes efficaces de médicaments pour gérer les conditions ne sont pas, bien qu'il y ait des recherches à la recherche de nouveaux médicaments. Le seul traitement efficace actuellement est une transplantation cardiaque. Cela laisse un besoin urgent de développer de nouvelles technologies pour gérer, traiter, guérir ou prévenir les maladies, selon les chercheurs.
Dans le développement de la technologie, les scientifiques ont analysé la façon dont sarcomères génèrent une tension couplée à des altérations du cycle du calcium, ce qui est essentiel pour la fonction cardiaque. Le couplage de la génération de tension et de calcium vélo est altérée chez les patients présentant des mutations du gène sarcomériques. La modification peut être mesurée et utilisée pour prédire la façon dont le cœur va changer à mesure que la maladie progresse, Molkentin dit.
Pour étudier l'influence des mutations génétiques sur ce processus, les chercheurs ont testé une gamme de souris génétiquement modifiées. Les modèles de souris étaient soit (type sauvage) des souris normales ou ceux exprimant différentes mutations du gène pour diverses cardiomyopathies.
Cela a permis aux chercheurs d'examiner la génération de tension et les taux de cyclisme de calcium associés à travers le muscle cardiaque d'une manière très définie. Cette information a été utilisée pour créer un modèle mathématique pour la prédiction de la maladie qui intègre la tension totale générée par les cardiomyocytes isolés. Le modèle basé sur l'algorithme de tension intégré a été en mesure de prédire si les cœurs dans les modèles de souris feraient l'objet d'une croissance cardiaque hypertrophique ou dilatée.
Les scientifiques ont ensuite testé le modèle de calcul sur des cellules humaines provenant de patients atteints de cardiomyopathie induite en utilisant les cellules souches pluripotentes (iPSC) technologie. Reprogrammed et dérivée de cellules réelles de fibroblastes de la peau du patient, CSPi peut devenir pratiquement tous les types de cellules dans le corps humain et ensuite être utilisé pour la recherche scientifique des propriétés de la maladie.
Molkentin et ses collègues ont généré des cardiomyocytes spécifiques au patient - qui, sous un microscope peut réellement être vu pulsatoire rythmiquement semblable à un cœur battant. CSPi de patients dérivés portent également la même composition génétique (y compris des mutations) que la personne donne des cellules de démarrage d'origine. Dans l'étude, les cellules cardiaques iPSC ont développé les mêmes déficits de tension cardiomyopathie comme propre cœur du patient.
Les chercheurs ont ensuite utilisé leur méthode de prévision de malformation cardiaque pour voir avec quelle précision il a déterminé le type de patients cardiomyopathie spécifiques de malformation cardiaque. Avec des collaborateurs à l'École de médecine de l'Université Stanford, Molkentin et ses collègues ont généré quatre lignes de développement, les cellules cardiaques iPSC stade précoce spécifiques au patient (cardiomyocytes). Ils déclarent que leur technologie déterminée avec précision le défaut des patients HCM donneurs et DCM cardiaque.
Les chercheurs continuent à développer et à tester la technologie en l'utilisant pour déterminer l'état de la maladie cardiaque des patients présentant des mutations spécifiques dans un gène codant pour sarcomère. Ils mettent en garde la technologie est des années loin de l'utilisation clinique potentielle, en attendant des tests supplémentaires et de raffinement.
