Perawatan jantung baru dapat membantu tubuh menumbuhkan katup pengganti

Penggantian katup jantung yang tumbuh di dalam tubuh selangkah lebih dekat dengan kenyataan berdasarkan penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di Imperial. Hasilnya dipublikasikan di Biologi Komunikasi.

Pembedahan untuk mengganti katup jantung yang rusak telah dilakukan selama lebih dari 60 tahun, namun pengobatan ini memiliki kelemahan medis, baik pada katup mekanis maupun biologis. Namun bagaimana jika mekanisme perbaikan alami tubuh dapat dimanfaatkan untuk membangun katup jantung yang hidup, tepat di tempat yang dibutuhkan? Studi terbaru yang dipimpin oleh para peneliti di Rumah Sakit Harefield dan Institut Jantung dan Paru Nasional Imperial menunjukkan bahwa pendekatan ini sepenuhnya mungkin dilakukan.

Penggantian katup jantung merupakan pengobatan yang dapat menyelamatkan nyawa, namun jarang merupakan solusi jangka panjang. Katup mekanis dan biologis memiliki kekurangannya masing-masing. Pasien dengan katup mekanis harus mengonsumsi obat seumur hidupnya untuk mencegah pembekuan darah.

Sebaliknya, katup biologis hanya bertahan antara 10 hingga 15 tahun. Perawatan ini sangat menantang terutama bagi anak-anak dengan kelainan jantung bawaan, karena katupnya tidak tumbuh seiring dengan tubuhnya dan harus diganti beberapa kali sebelum mereka mencapai usia dewasa.

Pendekatan baru yang dikembangkan oleh tim Sir Magdi Yacoub di Harefield dan Imperial jauh lebih mudah beradaptasi. “Tujuan dari konsep yang kami kembangkan adalah untuk menghasilkan katup hidup di dalam tubuh, yang dapat tumbuh bersama pasien,” kata Dr. Yuan-Tsan Tseng, ilmuwan biomaterial yang bekerja di National Heart and Lung Institute. dan Pusat Sains Jantung Harefield.

Prosedurnya dimulai dengan katup polimer nanofibrous, namun terbuat dari perancah polimer yang dapat terurai secara hayati, bukan plastik tahan lama. “Setelah ini berada di dalam tubuh, perancah merekrut sel-sel dan memerintahkan perkembangannya, sehingga tubuh bekerja sebagai bioreaktor untuk menumbuhkan jaringan baru,” jelas Dr. Tseng. “Perancah secara bertahap terdegradasi dan digantikan oleh jaringan tubuh kita sendiri.”

Bahan perancah yang digunakan untuk membuat katup merupakan inovasi utama. “Ia memiliki kemampuan untuk menarik, menampung, dan menginstruksikan sel-sel yang sesuai dari tubuh pasien sendiri, sehingga memfasilitasi pembentukan jaringan dan menjaga fungsi katup.”

Membangun, menghancurkan

Perancangan dan pembuatan katup diatur dalam makalah akademis, beserta validasi kinerjanya di laboratorium dan hasil uji pertama pada hewan. Katup-katup tersebut ditransplantasikan ke domba dan dipantau hingga enam bulan.

“Kerja katupnya sangat baik,” kata Dr. Tseng. “Mereka terus berfungsi selama enam bulan percobaan, dan juga menunjukkan regenerasi sel yang baik.”

Secara khusus, penelitian menunjukkan bahwa perancah mampu menarik sel-sel dari aliran darah yang kemudian berkembang menjadi jaringan fungsional, sebuah proses yang dikenal sebagai transformasi endotel ke mesenkim (EndMT). “Kami juga melihat saraf dan jaringan lemak tumbuh di perancah, seperti yang kita harapkan pada katup normal.”

Sementara itu, polimer terlihat terdegradasi untuk memberi jalan bagi jaringan baru. Proses degradasi ini diikuti dengan bantuan kromatografi permeabilitas gel (GPC) di Agilent Measurement Suite (AMS), sebuah fasilitas di Pusat Penelitian Ilmu Molekuler Imperial di White City yang dilengkapi dengan instrumentasi analitik canggih yang disediakan oleh Agilent.

“GPC dapat memberi tahu kami berat molekul polimer dalam sampel yang diambil dari katup pada berbagai titik waktu selama penelitian in-vivo,” kata Dr. Tseng. Hal ini menunjukkan bahwa struktur tersebut secara bertahap dipecah, namun tanpa mempengaruhi kinerja katup.

“Jika tidak ada regenerasi, katup akan rusak seiring dengan degradasi polimer. Namun apa yang kami lihat adalah fungsinya terus berlanjut, dan itu berarti regenerasi sel berlangsung seiring berjalannya waktu. Hal ini membuktikan bahwa gagasan kami tentang regenerasi in-vivo berhasil.”

Diperlukan lebih banyak penelitian untuk menentukan dengan tepat proses mana yang menyebabkan polimer mengalami degenerasi dan seberapa erat hubungannya dengan regenerasi jaringan. “Tetapi regenerasi jaringan sudah cukup untuk menutupi integritas struktural dan fungsi katup,” kata Dr. Tseng.

Ke uji klinis

Langkah selanjutnya adalah melanjutkan penelitian pada hewan, untuk mengikuti proses regenerasi jaringan lebih lama. Data ini sangat penting untuk mendapatkan persetujuan peraturan untuk uji klinis pertama, diharapkan dalam lima tahun ke depan.

Pekerjaan lebih lanjut juga diperlukan pada proses yang digunakan untuk memproduksi katup. “Ada berbagai perbaikan yang harus dilakukan di sisi manufaktur, dan kami berpotensi menggunakan Agilent Measurement Suite lagi untuk membantu kami mengoptimalkan polimer, sehingga kinerjanya sesuai dengan yang diinginkan,” kata Dr. Tseng.

Seiring dengan kemajuan pekerjaan penggantian katup, tim juga akan mulai mencari mitra komersial untuk membantu mereka dalam tahap uji klinis selanjutnya. “Itu memerlukan keahlian yang berbeda, yang tidak kita miliki di dunia akademis.”

Meskipun fokus saat ini adalah penggantian katup jantung, pendekatan ini dapat diterapkan pada banyak hal lainnya. “Setelah Anda memiliki perancahnya, itu menjadi teknologi platform yang dapat Anda gunakan untuk merekayasa jaringan lain,” kata Dr. Tseng.

Kemungkinannya termasuk mengatasi kondisi pembuluh darah, seperti memperbaiki pembuluh darah yang rusak akibat dialisis dan membangun patch jantung untuk memperbaiki kerusakan pada jantung.