Терапевтический потенциал везикул мезенхимальных стволовых клеток удалось повысить в 10 раз
В новом исследовании учёным из Иллинойского университета в Чикаго удалось максимизировать производство внеклеточных везикул при помощи простого изменения способа культивирования донорских мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Данный метод открывает новые возможности для исследований в области клеточной терапии с применением трансплантации стволовых или иммунных клеток, полученных от пациентов или доноров.
Открытие поможет больным улучшить состояние с минимальными затратами, а врачам проводить лечение с максимальной эффективностью. Так, например, лечение с использованием внеклеточных везикул МСК показало многообещающие результаты при повреждениях лёгких, вызванных острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Однако данный метод является дорогостоящим и ограничен количеством донорских клеток, необходимых для достижения терапевтического эффекта.
Исследователи во главе с Джэ-Вон Шином (Jae-Won Shin) изучали механизмы работы внеклеточных везикул МСК. В ходе экспериментов они обнаружили, что изменение компонентов, используемых для культивирования донорских клеток, может значительно влиять на терапевтический потенциал внеклеточных везикул.
«Мы были очень удивлены тем, что простое изменение микроокружения МСК может играть такую решающую роль», — сказал Шин, доцент кафедры фармакологии и регенеративной медицины и кафедры биомедицинской инженерии Иллинойского университета в Чикаго. «Это говорит о том, что клетки по-разному взаимодействуют в различных тканях. Кроме того, данные изменения влияют на секрецию внеклеточных везикул и на окружающие клетки».
Учёные обнаружили, что ключевым фактором для этого процесса было использование мягкого гидрогелевого субстрата, имитирующего эластичность тканей в естественных условиях. Исследователи сравнили внеклеточные везикулы, производимые мезенхимальными стволовыми клетками на традиционно используемом жёстком пластиковом субстрате, с везикулами МСК, выращенных в более мягком материале. Результаты показали, что в последнем случае секреция везикул на одну клетку была примерно в 10 раз выше.
«На жестких субстратах цитоскелетные структуры в клетках плотные и менее гибкие. Это затрудняет выход внеклеточных везикул из клеток. Однако в мягком субстрате эти структуры разрежены и более эластичные, благоприятствуя секреции везикул», — сказал Стивен Лензини (Stephen Lenzini), первый автор статьи, опубликованной в ACS Nano.
«Исходя из полученных результатов, для производства необходимого количества везикул, можно использовать меньшее количество донорских клеток», — добавил Шин.
Исследователи также сравнили терапевтический потенциал везикул, секретируемых МСК, при культивировании с использованием различных материалов. Они отметили, что внеклеточные везикулы, полученные из клеток, выращенных в более мягком субстрате, были намного более эффективней при использовании в регенеративных процессах, чем такое же количество внеклеточных везикул, полученных из МСК, культивируемых на традиционном жёстком субстрате.
«Результаты нашей работы открывают двери для многочисленных новых направлений в исследованиях лабораторных и клинических методов терапии, использующей внеклеточные везикулы доноров для восстановления поврежденных тканей. Например, для лечения легких у пациентов с COVID-19, которые сталкиваются с такими осложнениями, как ОРДС», — сказал Шин.
