Lacné pletené chlopne pre každého

Náš symbol lásky niekedy môže prestať fungovať správne a dôvodom nemusí byť práve infarkt. Niekedy to môže mať na svedomí obyčajná chrípka. Je však aj dosť iných príležitostí, pri ktorých nám zápal privodí nekrózu. Tá následne pozmení miesta, kde treba, aby nám „ventily“ dosadali správne. To sa potom srdce môže snažiť, ako chce, ale miesto pumpovania krvi do cievneho riečiska len preháňa krv v srdci z jedného miesta na druhé. Chlopňu treba potom vymeniť, a to ešte skôr, než nám sval v dôsledku preťaženia vypovie službu.

Aby naša pumpa zvládla zásobiť všetky orgány živinami, musí prehnať krv sieťou krvných ciev, pričom táto vzdialenosť dosahuje až 96 000 km, čo je viac ako dvakrát okolo rovníka. Aby každú minútu prečerpala približne päť litrov krvi, musí mať všetky štyri srdcové chlopne v poriadku. Bohužiaľ, viac ako štyri milióny ľudí ročne také šťastie nemajú. Na vine sú chlopne skrútené v dôsledku vrodenej chyby, infekcie či opotrebovania vekom. Takým pacientom neostáva nič iné, len čakať na nejakého darcu, rozhodnúť sa pre prasaciu chlopňu, prípadne sa spoľahnúť na niektorú z umelých protéz. Vždy ho pri tom čaká závažný invazívny zákrok.

Najväčší problém pri transplantácii chlopní je u detí. Ani nie tak kvôli tomu, že by to chirurgovia na menšom srdci zvládali horšie. Je to skôr preto, lebo srdce deťom rastie ako z vody a vzniká rovnaký problém ako pri topánkach. Časom jednoducho tlačia a treba ich vymeniť za väčšie. U chlopní sa výmena nezaobíde bez asistencie tímu chirurgov a dlhodobej rekonvalescencie pacienta. Ak ide o malé deti, čaká ich takéto martýrium opakovane. Tím z amerického Wyss Institute na Harvardovej univerzite, ktorý riadi Kevin Kit Parker, teraz prichádza s chlopňami, ktoré majú schopnosť regenerácie a rastú spolu so srdcom.

V článku, publikovanom v časopise Biomateriály, opísali, ako tieto chlopne vyrábajú. Výroba takejto chlopne pripomína výrobu cukrovej vaty. Svoju techniku nazvali dýzové rotačné spriadanie a potrebný prístroj si k tomu vyvinuli vo vlastnom laboratóriu. Výsledný tvar chlopne je daný tŕňom, ktorý slúži ako „kopyto“. To opriada rýchlo rotujúca dýza, z ktorej je vytláčané nanovlákno syntetického polyméru. Nejde však o obyčajný polymér, vlákno je obalené proteínom. Nazývajú ho ECM (extracellular matrix). Má ísť o tie isté proteíny, ktoré sa nám v srdcovom tkanive prirodzene vyskytujú. Výsledkom je pružná a nedráždivá pletenina, ktorá sa „sama regeneruje“. Prispôsobuje sa novým pomerom rastúceho srdca a prívetivý proteínový povrch láka migrujúce podporné bunky, ktoré chlopňu po implantácii rýchlo osídľujú. Chlopňa sa tak stáva hemodynamicky kompetentnou a k iným bunkám, kolujúcim v krvi, je rovnako nedráždivá ako tá prirodzená.

Tŕne, ktoré slúžia ako „kopyto“ na nanášanie nanovlákien. Výrobu je možné prispôsobovať, vďaka čomu možno naplniť požiadavky všetkých vekových skupín. (Fotografia: Wyss Institute, Harvardova univerzita)

Výskumníci už novú chlopňu odskúšali na ovciach. Keďže pokus bol úspešný, v súčasnosti už Američania so švajčiarskym tímom Simona P. Hoerstrupa z univerzity v Zürichu, svetového lídra v príprave regeneratívnych srdcových protéz, pracujú na tzv. GMP, čiže Good Manufacturing Practice. Je to akýsi návod správnej výrobnej praxe, ktorý by mal v rámci predklinických testov zaručiť čo najväčšiu bezpečnosť pri využití chlopní v bežnej praxi.

Tkanina z nanovlákien, pripravená novou technológiou JetValve, pohľadom rastrovacieho elektrónového mikroskopu. Odborníkom má byť z obrázku zrejmé, že toto sieťovanie sa podobá sieťovaniu v prirodzených chlopniach ako vajce vajcu. (Kredit: Wyss Institute, Harvardova univerzita)
Podľa vyjadrení hlavných protagonistov štúdie by chlopne mali byť kompatibilné aj s minimálne invazívnymi postupmi, ktoré už boli vyvinuté pre iné typy chlopní. Šanca, že aj predklinické testy dopadnú dobre, je veľká. Pletené chlopne by tak mohli čoskoro začať slúžiť detským aj dospelým pacientom. Pri použití vhodných bio­degradovateľných materiálov má nová technológia šancu dosiahnuť želaný cieľ: „jedna operácia a jeden ventil s doživotnou zárukou“. Sú tu ale ešte dva ďalšie faktory, ktoré stoja za zmienku. Zatiaľ čo aktuálne technológie, ktoré upravujú zvieracie chlopne a využívajú kultivačné techniky, sú záležitosťou na týždne, „upletenie“ nových chlopní na mieru je otázkou desiatok sekúnd.

To znamená, že by odpadla komplikovaná logistika spojená s predzásobovaním pracovísk a dlhodobým plánovaním operácií. Bonusom je až neskutočne nízka výrobná cena týchto chlopní, vďaka ktorej by boli dostupné aj menej majetným pacientom.


Literatúra

  1. Andrew K. Capulli et al.: JetValve: Rapid manufacturing of biohybrid scaffolds for biomimetic heart valve replacement, Biomaterials (2017). DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.04.033

Hodnotenie článku

inVitro 3/2017

Kardiológia

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 3/2017 Kardiológia. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro