Магниты улучшают способность стволовых клеток лечить профессиональные заболевания легких
Команда учёных из Бразилии впервые использовала метод магнитного таргетирования для лечения заболевания лёгких. Магниты значительно облегчили доставку мезенхимальных стволовых клеток (МСК), позволили дольше оставаться в месте повреждения и повысили их эффективность.
Результаты исследования, опубликованного в журнале Stem Cells Translational Medicine, могут открыть путь к излечению силикоза — серьезного заболевания легких, которое поражает миллионы людей по всему миру.
Силикоз – профессиональное заболевание, возникающее в результате многолетнего вдыхания микрочастиц пыли кремнезема при работе с горными породами и песком, использовании инструментов, содержащих кварц, или песчаных шлифовальных кругов при строительстве и пескоструйной обработке. Частицы могут в конечном итоге вызвать воспаление и рубцевание легочной ткани, что, в свою очередь, затрудняет дыхание и может привести к смерти.
В настоящее время лекарства от силикоза не существует. Подобные повреждения лёгких невозможно обратить вспять. Лечение направлено на облегчение симптомов и замедление прогрессирования заболевания, в то время как врачи ищут постоянное решение.
Наиболее перспективным потенциальным методом лечения является использование мезенхимальных стволовых клеток, которые могут быть запрограммированы на превращение в различные типы клеток в зависимости от условий культивирования. Исследователи давно рассматривают возможность применения МСК для регенерации новых клеток лёгких взамен поврежденных кремнеземом и, таким образом, обеспечить столь необходимую терапию.
Помимо этого, ценность МСК заключается в их противовоспалительном действии при лечении силикоза. Минимизируя воспаление в легких, вызванное частицами кремнезема, терапия мезенхимальными стволовыми клетками потенциально снижает образование рубцов и утрату легочной функции. Однако до настоящего времени в результатах клинических испытаний их эффективность оставляла желать лучшего.
«Причины, по которым это происходит, неизвестны. Одна из теорий заключается в том, что, хотя МСК первоначально попадают в узкие легочные капилляры после инъекции, они выводятся из легких примерно в течение 24 часов. Это может объяснить, почему эффекты МСК часто являются кратковременными или недостаточными для улучшения состояния поврежденного легкого», — сказала Патрисия Рокко (Patricia Rocco), доктор медицинских наук и одна из ведущих авторов статьи.
Целью её исследования, проведённого совместно с д.м.н. Фернандой Круз (Fernanda F. Cruz), был поиск способа увеличения продолжительности пребывания МСК в легких для получения максимального терапевтического эффекта.
В частности, учёные хотели выяснить, возможно ли улучшить показатели у мышей с силикозом, если совместить лечение мезенхимальными стволовыми клетками с магнитным таргетированием. Данный метод успешно применяется для облегчения хоуминга (самонаведения) и удержания стволовых клеток в других типах тканей.
На первых этапах исследователи намагнитили МСК (полученные у мышей) суперпарамагнитными наночастицами, состоящими из оксида железа (маггемита), покрытого цитратными анионами.
«Такие наночастицы прошли исследования в таргетной лекарственной терапии. Главные их преимущества заключаются в низкой токсичности для клеток-реципиентов и легкости намагничивания. МСК поглощают такие частицы спонтанно после 24 часов культивирования», — сказала доктор Луиза Сильва (Luisa Silva), первый автор статьи.
Далее 24 мыши, участвовавшие в исследовании, были разделены на контрольную группу из 6 животных и группу из 18 грызунов, у которых был индуцирован силикоз.
Пятнадцать дней спустя мыши с силикозом были рандомизировано разделены на три равные группы. Одна из этих групп получила внутривенное введение физиологического раствора; другая — намагниченные МСК. Третьей группе ввели намагниченные МСК, плюс каждому животному прикрепили к груди (с помощью хирургического лейкопластыря) пару магнитов сразу после инъекции МСК. Магниты оставались на месте в течение 48 часов.
«После удаления магнитов мы обследовали всех животных во всех группах и обнаружили, что у мышей, которым прикрепляли магниты, в легких было значительно больше намагниченных МСК», — сказала доктор Круз.
На втором этапе исследования команда проанализировала эффекты магнитного таргетирования и сравнила их с введением немагнитных МСК. Животных оценивали через семь дней после снятия прикреплённых магнитов.
Группа мышей, получившая лечение намагниченными мезенхимальными стволовыми клетками с использованием магнитов, показала значительное снижение статической эластичности легких, резистивного давления и площади гранулемы — все признаки улучшения состояния легких. В то же время в остальных группах подобного не наблюдалось.
«Это говорит нам о том, что магнитное таргетирование может стать многообещающей стратегией для усиления благотворного эффекта клеточной терапии на основе МСК при силикозе и других хронических заболеваниях легких», — сказала доктор Рокко.
«Профессиональное заболевание, вызванное вдыханием микроскопических частиц пыли, может привести к необратимому повреждению легких», — сказал Энтони Атала (Anthony Atala), доктор медицинских наук, главный редактор журнала Stem Cells Translational Medicine и директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест.
«Использование магнитного таргетирования позволило дольше удерживать стволовые клетки в области повреждения, ускорило регенерацию и уменьшило образование рубцов, что подчеркивает высокий потенциал этой многообещающей терапии».
