Экзосомы стволовых клеток лечат последствия инфаркта

Исследователи из Медицинской Школы Темпльского Университета (Temple University School of Medicine, TUSM, США) открыли новый метод восстановления сердца после инфаркта с помощью экзосом стволовых клеток. Исследование опубликовано 19 июня 2015 г. в журнале Circulation Research.

Около десяти лет назад учёные обнаружили, что все клетки секретируют крошечные пузырьки, названные экзосомами, отвечающие за коммуникацию между клетками и транспорт веществ.

Команда исследователей во главе с доктором Раджом Кишором (Raj Kishore) решила использовать экзосомы для стимуляции самовосстановления повреждённого после инфаркта сердца.

При всей своей функциональной надёжности, сердце обладает очень незначительным потенциалом для самостоятельного восстановления. Оно не может восстановить повреждённые в результате сердечного приступа мышцы, а вместо этого компенсирует утраченную мощность перекачки крови. Однако такая компенсация приводит к тому, что сердце увеличивается в размерах, становится дряблым, его сокращения ослабевают. Застойная сердечная недостаточность приводит к одной из девяти смертей в США и является практически главной причиной смерти американцев.

Заболевания сердца считались одним из главных приоритетов зарождающейся медицинской области – терапии стволовыми клетками. Исследователи полагали, что стволовые клетки, полученные из эмбрионов, будут способствовать самообновлению сердца. В этом учёные полагались на основные свойства эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) – плюрипотентность (способность превратиться в любую клетку взрослого организма) и способность к размножению.

Однако одной из наибольших проблем при трансплантации ЭСК является риск образования опухолей, называемых тератомой. Тератома – скопление клеток разных видов тканей. Исходя из этого, доктор Кишор разработал методику, которая позволила обойти негативные последствия трансплантации эмбриональных стволовых клеток.

Исследователи рака обнаружили, что крошечные пузырьки (экзосомы), которые ранее считались утилизаторами отходов, на самом деле помогают клеткам обмениваться информацией. Так, например, экзосомы оказались одним из «способов связи» первичной раковой опухоли с отдалёнными метастазами. Учёные обнаружили, что практически все виды клеток выделяют экзосомы.

Доктор Кишор решил подробнее изучить экзосомы стволовых клеток и выяснить, могут ли они помочь в восстановлении сердца.

В 2011 году команда Кишора опубликовала первые результаты своей работы по восстановлению сердечной мышцы с помощью экзосом стволовых клеток.

В нынешнем исследовании группа Кишора использовала мышей с инфарктом миокарда в качестве экспериментальной модели. Одна группа животных получала инъекции экзосом ЭСК, а другая – экзосомы фибробластов (контрольная группа).

Мыши, которым вводили экзосомы стволовых клеток, продемонстрировали улучшенную деятельность сердца, по сравнению со второй группой. Также у первой группы больше клеток пережило инфаркт и меньшее количество клеток перешло в стадию апоптоза, образовалось меньше рубцовой ткани. Кроме того, у животных, которые получили инъекцию экзосом стволовых клеток, образовалось больше капилляров вокруг травмированной области, что улучшило кровоснабжение и доставку кислорода к сердечной мышце.

Более того, отмечено увеличение количества клеток-предшественников кардиомиоцитов, из которых сформировались новые клетки сердца. У животных из первой группы сердцебиение было мощнее, чем у животных из группы контроля, а размеры патологического расширения, компенсирующего повреждение тканей, было сведено к минимуму.

Далее исследователи протестировали эффект действия оной из самых распространённых молекул-регулятора генов микроРНК — miR-294, которая находится в экзосомах стволовых клеток. После введения в лабораторных условиях miR-294 в стволовые клетки сердца, наблюдались те же эффекты, что и при доставке в клетки самих экзосом.

«В значительной степени одна микроРНК может повторять эффект целой экзосомы, но мы не можем утверждать, что лишь она ответственна за все эффекты, так как в экзосомах стволовых клеток содержится множество других микроРНК», — отметил Кишор.

Дальнейшее исследование будет направлено как на изучение терапии экзосомами стволовых клеток, так и на исследование конкретных видов микроРНК для лечения заболеваний сердца крупных животных, а в будущем – и клинических испытаний на людях.