Фиброз легких можно вылечить мезенхимальными стволовыми клетками
Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго (University of Illinois Chicago, UIC) показали, что даже после повреждения лёгких фиброз можно обратить вспять и способствовать восстановлению тканей при помощи лечения мезенхимальными стволовыми клетками, покрытыми микрогелем.
Фиброз легких — хроническое заболевание, вызванное курением, вдыханием органических и неорганических видов пыли, фармакологической терапией или такими заболеваниями, как пневмония и ревматоидный артрит. Болезнь характеризуется образованием рубцовой ткани из-за повреждения или неконтролируемого иммунного ответа и развитием прогрессирующей дыхательной недостаточности. Снижается эластичность ткани легких, их способность к растяжению, затрудняется газообмен через альвеолы.
В настоящее время считается, что фиброз является в основном необратимым, поскольку современные лекарственные препараты эффективны лишь в незначительной мере при лечении симптомов и обычно вызывают тяжёлые побочные эффекты.
Мезенхимальные стволовые клетки или МСК являются мультипотентными и самообновляющимися. Хорошо известна их эффективность при лечении таких заболеваний, как фиброз.
«В предыдущих исследованиях использовались терапевтические свойства МСК, которые, как известно, включают в себя подавление воспаления и адаптацию к различным тканевым средам. Их эффективность до сих пор ограничивалась лечением ранних фаз заболевания, когда уровни воспаления высоки и рубцовая ткань все еще формируется. Наш подход заключался в оптимизации терапии на основе МСК и ее применении уже после снижения воспаления, когда у большинства людей диагностируется фиброз», — говорит Джэ-Вон Шин (Jae-Won Shin), автор исследования и доцент кафедры фармакологии и биоинженерии Медицинского колледжа Иллинойского университета в Чикаго
В статье, опубликованной в Nature Biomedical Engineering, исследователи UIC описывают разработку микрогеля, который при определённых условиях может повысить терапевтические свойства МСК к разрушению рубцовой и регенерации здоровой тканей на моделях фиброза у мышей.
Шин и его коллеги разработали микрогель, такой же мягкий, как и ткани лёгких, и включили в его состав небольшой белок, называемый фактором некроза опухолей-α (TNFα). Данный белок регулирует процесс воспаления в организме и стимулирует мезенхимальные стволовые клетки синтезировать коллагеназу — фермент, разрушающий избыток коллагена в фиброзных тканях и способствующий восстановлению повреждений.
Для достижения наилучшего результата исследователи UIC разработали микрофлюидное устройство для быстрой и последовательной инкапсуляции отдельных клеток в тонкий слой геля.
На моделях с фиброзными повреждениями исследователи UIC наблюдали снижение рубцевания и повышение показателей здоровой легочной ткани, таких как нормальный уровень и структура коллагена, лишь у группы мышей, получивших МСК, покрытые гелем с включенным TNFα путем инкапсуляции отдельных клеток.
«Это действительно одна из первых научных демонстраций того, что уровни коллагена могут быть успешно нормализованы после фиброзного повреждения и что клеточная среда, а не только сами клетки, может быть точно сконструирована на уровне отдельной клетки», — сказал Шин. «Наши результаты предполагают возможный подход к прогностическому программированию клеточных функций для достижения желаемых терапевтических результатов».
