Впервые создано лекарство, которое направляет стволовые клетки, улучшая их способность к заживлению.

Ученые создали препарат, который способен направлять стволовые клетки в поврежденные ткани и повышать эффективность терапии. Открытие поможет улучшить существующие методы лечения стволовыми клетками таких неврологических нарушений как повреждение спинного мозга, инсульт, боковой амиотрофический склероз и других нейродегенеративных расстройств. Кроме того, можно будет расширить область их использования для лечения, например, артрита или заболеваний сердца.

«Способность направлять перемещение стволовой клетки в участок организма или в определённую область конкретного органа — это Святой Грааль для регенеративной медицины», — говорит д.м.н. Эван Снайдер (Evan Y. Snyder), профессор и директор Центра стволовых клеток и регенеративной медицины в Институте медицинских открытий Сэнфорда Бернема Пребиса (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, SBP), старший автор исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). «Теперь, впервые в истории, мы можем направить стволовую клетку в желаемое место и сфокусировать ее терапевтическое воздействие».

Около 15 лет назад Снайдер и его команда обнаружили, что стволовые клетки способны мигрировать к месту воспаления, которое играет роль своего рода биологической «сигнализации», сообщающей о травме. Однако использовать воспаление в качестве терапевтической приманки невозможно, поскольку воспалительная среда пагубна для организма.

В связи с этим ученые искали способ, который смог бы направить миграцию стволовых клеток в необходимые участки организма. Такой подход был бы полезен для лечения заболеваний, при которых первоначальные воспалительные сигналы исчезают с течением времени. Например, при хроническом повреждении спинного мозга или инсульте, а также при состояниях, в которых роль воспаления не до конца изучена, таких как болезни сердца.

«Благодаря десятилетиям инвестиций в науку о стволовых клетках мы добились огромного прогресса в понимании механизма их работы и возможностей их использования для излечения травм или заболеваний», — говорит д.м.н. Мария Миллан (Maria T. Millan), президент и генеральный директор Калифорнийского института регенеративной медицины (California Institute for Regenerative Medicine, CIRM), который частично финансировал исследование.

«Группа доктора Снайдера создала препарат, который улучшает способность нейральных стволовых клеток мигрировать к месту повреждения и инициировать регенерацию. Данное потенциальное лекарство может ускорить разработку методов лечения стволовыми клетками таких состояний, как травма спинного мозга и болезнь Альцгеймера».

Лекарство, лишённое недостатков

В новом исследовании ученые модифицировали белок CXCL12, чтобы создать лекарство под названием SDV1a.  Снайдер и его коллеги ранее обнаружили, что CXCL12, вызывая воспаление в местах поражения, способен привлекать стволовые клетки для запуска процесса регенерации.

Работа нового препарата основана на активации стволовых клеток и минимизации передачи сигналов воспаления. Его можно вводить куда угодно, чтобы привлечь стволовые клетки в определенную область, не вызывая воспаления.

«Поскольку воспаление может угрожать здоровью, мы модифицировали CXCL12, убрав его опасную составляющую и максимально увеличив полезную часть», — говорит Снайдер. «Теперь у нас есть лекарство, которое привлекает стволовые клетки к области патологии, но не вызывает и не усугубляет нежелательное воспаление».

Чтобы продемонстрировать, что новый препарат способен повысить эффективность лечения стволовыми клетками, исследователи ввели SDV1a и нейральные стволовые клетки человека в мозг мышам с нейродегенеративным заболеванием, известным как болезнь Сандхоффа.

Этот эксперимент показал, что SDV1a помогает нейральным стволовым клеткам человека мигрировать и выполнять терапевтические функции, включая увеличение продолжительности жизни, отсрочивание появления симптомов и сохранение двигательной функции намного дольше, по сравнению с мышами, которые не получали лекарство. Важно отметить, что при этом не возникало воспаления, а стволовые клетки подавляли любой воспалительный процесс, существовавший ранее.

Дальнейшие этапы

Исследователи уже начали тестирование способности SDV1a улучшать терапию стволовыми клетками на мышиной модели бокового амиотрофического склероза (БАС), также известного как болезнь Лу Герига, который вызван поражением двигательных нейронов в головном мозге. Предыдущие исследования, проведенные командой Снайдера, показали, что более широкое распространение нейральных стволовых клеток помогает выжить большему количеству двигательных нейронов. Ученые надеются, что оптимально подобранное место введения SDV1a расширит область «обслуживания» нейропротекторными стволовыми клетками, и поможет замедлить возникновение и прогрессирование болезни.

«Мы оптимистично настроены в отношении того, что механизм действия этого препарата может потенциально принести пользу при различных нейродегенеративных расстройствах, а также при не неврологических состояниях, таких как болезни сердца, артрит и даже рак мозга», — говорит Снайдер.

«Интересно, что, поскольку CXCL12 и его рецептор вовлечены в цитокиновый шторм, который характеризует тяжелую форму COVID-19, некоторые наши идеи о том, как избирательно снимать воспаление, не подавляя другие нормальные процессы, могут быть полезны и в этой сфере».