Мезенхимальные стволовые клетки человека показали эффективность в лечении хронической инфекции лёгких
Исследователи из Университета Кейс Вестерн (Case Western University) продемонстрировали высокую эффективность мезенхимальных стволовых клеток (МСК) человека в лечении нетуберкулезной микобактериальной (НТМБ) инфекции лёгких.
«Возможность использования мезенхимальных стволовых клеток человека для лечения сложных лёгочных инфекций обладает огромным потенциалом. Данное исследование показывает, что максимальный успех в лечении можно достичь при подборе оптимального донора МСК», — сказал д.м.н. Энтони Атала (Anthony Atala), директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест и главный редактор журнала STEM CELLS Translational Medicine, в котором была опубликована работа.
Человек ежедневно сталкивается с нетуберкулезными микобактериями, попадающими в лёгкие вместе со вдыхаемым воздухом. Для большинства людей они безвредны. Однако у пожилых людей с ослабленным иммунитетом, людей с муковисцидозом или хронической обструктивной болезнью лёгких (ХОБЛ) нетуберкулезные микобактерии могут вызывать лёгочную инфекцию. Несмотря на то, что данное заболевание не заразно, только в США более 100 000 человек живут с НТМБ заболеванием лёгких, и этот показатель растет.
«НТМБ-инфекции тяжело поддаются лечению», — сказала доктор Трейси Л. Бонфилд (Tracey L. Bonfield), одна из авторов исследования. «Для терапии обычно требуется прием ряда антибиотиков в течение нескольких лет. Поэтому пациенты с хронической НТМБ инфекцией страдают не только от последствий заболевания, но и от токсичности, а также неэффективности и побочных эффектов антибиотиков, используемых для его лечения».
В поисках лучших методов терапии исследователи обратили внимание на мезенхимальные стволовые клетки, которые можно получить у взрослого человека, а затем направить их дифференцировку по пути развития различных типов клеток.
По словам доктора Бонфилд, МСК обладают значительным потенциалом для лечения инфекций и воспаления.
«Это резерв антимикробной активности. Стволовые клетки уникальны своей способностью реагировать на инфекцию, выделяя множество биоактивных факторов, участвующих в защите организма. Таким образом, МСК обладают клиническим преимуществом перед традиционными фармацевтическими препаратами».
Предыдущие исследования команды Бонфилд описывали высокий потенциал МСК и секретируемых ими продуктов («супернатантов») для лечения других типов легочных инфекций, включая синегнойную палочку и золотистый стафилококк. Однако в новой работе впервые описывается способность МСК справляться с двумя наиболее проблемными группами НТМБ — Mycobacterium avium и Mycobacterium intracellulare.
Как и в текущем исследовании, ранее МСК продемонстрировали значительный антимикробный, противовоспалительный и антифибротический потенциал как в культуральной среде (in vitro), так и на моделях животных (in vivo). Кроме того, учёные также задокументировали, что лечение мезенхимальными стволовыми клетками повышает эффективность антибиотиков, что приводит к снижению дозы, необходимой для уничтожения бактерий.
В то же время данные исследования показали, что не все препараты МСК обладают одинаковым уровнем эффективности или стабильности.
«Мы пришли к выводу, что необходимо подбирать соответствующего донора МСК и последующую подготовку клеточной культуры индивидуально для конкретных случаев заболевания. Это было целью нашего нынешнего исследования», — сказала доктор Бонфилд.
Как M. avium, так и M. intracellulare являются медленно растущими бактериями. Поэтому исследователям было трудно изучить, что происходит при длительных НТМБ инфекциях, поскольку у мелких животных бактерии быстро исчезают, в то время как более крупные животные слишком дороги для определения дозировки, сроков и продолжительности нового лечения, отметила доктор Бонфилд. Поэтому ее команде сначала нужно было разработать новые модели легочных инфекций M. avium и M. intracellulare, которые позволили бы им эффективно изучить этот вопрос.
«В предыдущих исследованиях мы разработали инновационный протокол, в котором M. avium и M. intracellulare можно выявить в течение семи дней вместо обычных четырех-шести недель», — объяснила доктор Бонфилд.
Для поддержания инфекции in vivo при моделировании хронического заболевания требовались новые решения.
«Мы встроили НТМБ в шарики полисахарида, извлеченного из морских водорослей, называемого агарозой, а затем ввели их мышам с кистозным фиброзом. Шарики постепенно разрушались, высвобождая НТМБ, и, таким образом, продлевая время инфекции и воспалительной реакции. Эта система моделирования была очень эффективной в создании острых и хронических сценариев инфекции во всех наших моделях».
Затем исследователи сфокусировались на поиске подходящих доноров, мезенхимальные стволовые клетки которых эффективны против M. avium и M. intracellulare in vitro и in vivo у мышей с кистозным фиброзом.
«Каждый донорский препарат МСК имеет уникальный профиль с точки зрения того, как клетки реагируют на патогены, что, вероятно, приводит к их успешной эффективности и тому, как пациент реагирует на лечение мезенхимальными стволовыми клетками человека», — сказала доктор Бонфилд.
«Определение оптимальной сигнатуры МСК для анти-НТМБ терапии основано на изучении реакции МСК на нетуберкулезную микобактериальную инфекцию и эффективности их анти-НТМБ активности in vitro и in vivo. Данные, полученные в ходе нашего исследования, помогут определить этот уникальный семантический отпечаток (fingerprint) МСК».
