О проекте
ИНФрАКРАСНЫЙ КАРДИОСТИМУЛЯТОР
на основе малоинвазивной технологии термического воздействия на клетки и ткани
Нарушение сердечного ритма — распространенная болезнь, провоцирующая инфаркты и инсульты. У части пациентов, которым установлен традиционный кардиостимулятор, развиваются осложнения: возможны и воспалительные процессы при вживлении устройства, и травмирование ткани сердца в том месте, где с ней контактирует электрод.
Мы разрабатываем кардиостимулятор, который передает сердцу импульсы без контакта с ним, посредством инфракрасного света. Замена традиционных кардиостимуляторов на инфракрасные, позволит исключить риск осложнений, например, таких как воспаление стенок камер сердца в местах прикрепления электродов, неспецифическая электростимуляция соседних мышц диафрагмы и многих других.
Нарушение сердечного ритма — распространенная болезнь, провоцирующая инфаркты и инсульты. У части пациентов, которым установлен традиционный кардиостимулятор, развиваются осложнения: возможны и воспалительные процессы при вживлении устройства, и травмирование ткани сердца в том месте, где с ней контактирует электрод.
Мы разрабатываем кардиостимулятор, который передает сердцу импульсы без контакта с ним, посредством инфракрасного света. Замена традиционных кардиостимуляторов на инфракрасные, позволит исключить риск осложнений, например, таких как воспаление стенок камер сердца в местах прикрепления электродов, неспецифическая электростимуляция соседних мышц диафрагмы и многих других.
Технология, на основе которой разрабатывается кардиостимулятор, позволяет управлять активностью органов и тканей с помощью инструментов термогенетики. Генетическими методами в клетки встраиваются термочувствительные ионные каналы, управляя которыми с помощью инфракрасного излучения можно активировать клетки различной природы.
В настоящее время известны подходы, позволяющие управлять активностью на клеточном уровне. Вместе с тем существует ряд ограничений. В оптогенетике, например, используется видимый диапазон электромагнитного излучения, который имеет низкую проницаемость сквозь ткани, а его высокие мощности сопряжены с фототоксичностью. Термогенетика является альтернативой оптогенетике и лишена перечисленных нежелательных явлений. Разрабатываемая нами технология основана на использовании термочувствительных ионных каналов (TRP), высокочувствительных к менее фототоксичному ИК-излучению. Излучение инфракрасного спектрального диапазона хорошо проникает сквозь живые ткани и поглощается ими в значительно меньшей степени.
ПРИМЕНЕНИЕ
И ПОКАЗАНИЯ
ПРИМЕНЕНИЕ
Первый этап: инъекция препарата аденоассоциированного вируса, кодирующего термочувствительный ионный канал TRP. Препарат модифицирует клетки сердца для придания им чувствительности к инфракрасному излучению.
Второй этап: щадящее хирургическое вмешательство. В перикард пациента вживляется миниатюрный ИК-диод. Устройство генерирует инфракрасные импульсы с нужной для пациента частотой. Импульсы через ионные каналы воздействуют на клетки сердца и заставляют его сокращаться.
Показания
Преимущества технологии
МЕНЕЕ ИНВАЗИВНА
ПО СРАВНЕНИЮ С ТРАДИЦИОННЫМИ КАРДИОСТИМУЛЯТОРАМИ
МЕНЕЕ ФОТОТОКСИЧНА
ПО СРАВНЕНИЮ С СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ ОПТОГЕНЕТИКИ
УНИКАЛЬНА
НЕ ИМЕЕТ АНАЛОГОВ НА МИРОВОМ РЫНКЕ
Разработчики
Проект реализуется учёными Центра НТИ в лаборатории синтетической медицины на базе Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
биологических наук
профессор
Белоусов
Всеволод Вадимович
биологических наук
Кельмансон
Илья Владимирович
публикации
Профессор и руководитель лаборатории института биоорганической химии РАН Всеволод Белоусов посвятил свой доклад термогенетике.
Информационное агентство "Научная Россия", 7 декабря 2020
Российские ученые разрабатывают технологию миостимуляции с помощью генной инженерии и тепла.
Газета «Известия», 26 ноября 2018
Thermogenetic stimulation of single neocortical pyramidal neurons transfected with TRPV1-L channels.
Roshchin M, Ermakova YG, Lanin AA, Chebotarev AS, Kelmanson IV, Balaban PM, Zheltikov AM, Belousov VV, Nikitin ES.
Neurosci Lett. 2018 Nov 20;687:153-157. doi: 10.1016/j.neulet.2018.09.038. Epub 2018 Sep 26. PMID: 30267850.
Ermakova YG, Lanin AA, Fedotov IV, Roshchin M, Kelmanson IV, Kulik D, Bogdanova YA, Shokhina AG, Bilan DS, Staroverov DB, Balaban PM, Fedotov AB, Sidorov-Biryukov DA, Nikitin ES, Zheltikov AM, Belousov VV.
Nat Commun. 2017 May 22;8:15362. doi: 10.1038/ncomms15362. PMID: 28530239; PMCID: PMC5493594.
Lanin AA, Fedotov IV, Ermakova YG, Sidorov-Biryukov DA, Fedotov AB, Hemmer P, Belousov VV, Zheltikov AM.
Opt Lett. 2016 Dec 1;41(23):5563-5566. doi: 10.1364/OL.41.005563. PMID: 27906239.
Fedotov IV, Safronov NA, Ermakova YG, Matlashov ME, Sidorov-Biryukov DA, Fedotov AB, Belousov VV, Zheltikov AM.
Sci Rep. 2015 Nov 13;5:15737. doi: 10.1038/srep15737. PMID: 26563494; PMCID: PMC4643332.