Путем супрессии нарушенных микротрубочек (MTs), ученые улучшали функцию клеток сердечной мышцы человека. Обычно MTs являются системой внутренней поддержки клеток и выполняют разные структурные и сигнальные роли. Альтерации в этой сети вносят вклад в сердечные болезни. Установлено, что химически измененные MTs, как результат detyrosination (удаление химических групп тирозина), контролируют механику сердечных сокращений. Detyrosinated MTs обусловливают устойчивость, которая может препятствовать движению сокращающихся сердечных мышечных клеток.

Команда Penn использовала масс-спетрометрию и механические тесты одиночных серечно-мышечных клеток, чтобы охарактеризовать изменения в сети MT и их последствия для нормальной сердечной функции. Анализ ткани из трансплантата левого желудочка от пациентов выявил существенную активацию белков, приводящую к жесткости MTs. Используя получение изображений с супер разрешением коллектив обнаружил, плотные, сильно detyrosinated сеть MT в мышечных клетках больного сердца, что соответствовало повышенной жесткости клеток и снижению способности к сокращениям. Собственно эластичность и сократимость клеток являются критическими для нормальной циркуляции по всему телу.

Используя лекарства, ученые супрессировали detyrosinated MTs, это приводило к восстановлению примерно половины потерянной контрактильной функции в болезненных клетках. Генетически пониженная MT detyrosination также смягчала болезненные клетки и улучшала их способность к сокращениям.

Недавние клинические данные от Penn показали прямую корреляцию между избытком MT detyrosination и снижением сердечной функции среди пациентов с гипертрофической кардиомиопатией, болезнью, при которой утолщается сердечная мышца и это может вызывать проблемы с поддержанием нормальных уровней кровяного давления и протеканием крови по средцу.

Ученые установили , что detyrosination более значительна в больном сердце по сравнению с нормой. Клетки из больных сердец имеют больше MTs и эти MTs с большей detyrosination. Этот процесс коррелирует с нарушением функции у популяции пациентов, пред тем, как им имплантировали целое сердце, они имели более низкую фракцию выброса, это коррелировало со значительной detyrosination. Фракция выброса является показателем здорового сердца, измерение количества перекачиваемой крови желудочками при каждом сокращении.

Коллектив теперь работает над способами целенаправленного воздействия на MTs середчно-мышечных клеток. Ини ищут подходы по генной терапии с помощью Penn Gene Vector Core для доставки энзима в сердце, который обращает detyrosination клеток сердечной мышцы.