БиоПро Выбор потребителя 2018 #01

Стволовые клетки в комбинации с препаратом от глаукомы способствуют заживлению диабетических ран

Новое исследование продемонстрировало перспективность революционного подхода в терапии трофических язв стопы, возникающих при диабете. Учёные впервые показали, что биоинженерный каркас, состоящий из мезенхимальных стволовых клеток (МСК) человека в сочетании препаратом, обычно используемым для лечения глаукомы, улучшил заживление и уменьшил воспаление ран у мышей-диабетиков на целых 75% по сравнению с контрольными группами.

Трофические язвы стопы являются одним из самых опасных и распространенных осложнений диабета. По данным Американской диабетической ассоциации только в Соединенных Штатах от него страдает около четверти из 25 миллионов людей, живущих с диабетом. Ассоциация также предсказывает, что 30% этих случаев в конечном итоге приведут к ампутации. Еще более тревожным является прогнозируемый пятилетний уровень смертности тех, кто подвергся ампутации – 48%, показатель, равный статистике летального исхода при раке толстой кишки.

«Расходы здравоохранения США на лечение диабетической язвы стопы составляют более 43 млрд. долларов в год. Эти затраты также идут на высокий уровень обслуживания больных, который включает в себя соблюдение строгой диеты, разгрузку для снижения давления на стопу, чтобы раны затягивались, антибиотики или хирургическое вмешательство. Однако заживление происходит только у 30% пациентов», — говорит доктор Рослин Ривка Иссерофф (Roslyn Rivkah Isseroff), профессор дерматологии в Калифорнийском университете Дэвиса (UC Davis). «Лечение этих пациентов и попытки их исцелить – вот, что побудило меня работать над данной проблемой».

«Такая довольно печальная статистика выздоровления стимулировала активный поиск терапевтической альтернативы», — сказала доктор Жан Нолта (Jan Nolta), руководившая исследованием совместно с Иссерофф. «Несколько клеточных методов лечения диабетической язвы стопы уже одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), но показатели заживления демонстрируют лишь скромное улучшение по сравнению со стандартным лечением. Однако ни один из этих продуктов не состоит в основном из мезенхимальных стволовых клеток. Лечение, основанное на МСК, может предложить ряд преимуществ по сравнению с доступными в настоящее время клеточными терапиями, регулируя аномальный иммунный и воспалительный ответ, типичный для диабетической язвы стопы».

Более ранние исследования, проведенные командой Калифорнийского университета в Дэвисе, показали, что 85% МСК, нанесенных на каркасы, локализуются на стороне посева и остаются жизнеспособными в культуре в течение 15 дней. Предыдущая работа также продемонстрировала, что предварительное гипоксическое воздействие, то есть лишение МСК кислорода, увеличило их выживаемость и улучшило удержание клеток в области раны.

«Гипоксическое прекондиционирование снижает потребление глюкозы клетками, что приводит к более длительному выживанию в условиях дефицита питательных веществ», — объяснила доктор Нолта.

Идея добавления тимолола, обычно используемого для лечения глаукомы, возникла в новом исследовании в результате другого эксперимента, проведенного учёными из Калифорнийского университета в Дэвисе. Тогда было показано, что ткань раневой поверхности генерирует гормон стресса катехоламин, ухудшающий заживление.

Катехоламин играет важную роль в реакции организма на стресс, повышая кровяное давление и уровень глюкозы в крови. Тимолол, как известно, обращает вспять негативные эффекты катехоламинов и, таким образом, улучшает заживление.

В новом исследовании команда высевала МСК человека, полученные из костного мозга здоровых доноров, на круглые матричные каркасы. Были испытаны несколько концентраций МСК в попытке определить их оптимальную дозировку. Затем каркасы инкубировали в тимололе при 1% уровне кислорода (гипоксии) в культуральной среде для мезенхимальных стволовых клеток.

Далее каркасы накладывали на раны группе мышей с диабетом. Две небольшие круглые раны были нанесены друг против друга вдоль позвоночника животного и зафиксированы таким образом, чтобы края кожи не стягивалась по мере заживления. Каркас вставлялся в рану вниз стороной, засеянной МСК. У контрольной группы мышей использовался только матричный каркас (без МСК и тимолола). Идея заключалась в том, чтобы увидеть, насколько эффективны собственные клетки животных в восстановлении поврежденной ткани по сравнению с ранами, на которые воздействовали матриксом с МСК и тимололом.

Помимо этого, раны некоторых мышей, получивших лечение в виде каркаса с МСК, ежедневно обрабатывались тимололом (тестировались различные дозы) для оценки влияния препарата на процесс заживления.

Результаты были проанализированы через семь дней. Исследователи обнаружили, что во всех случаях использования матричных каркасов и комбинации МСК, гипоксиии и прекондиционирования тимололом наблюдалась значительно улучшенная эпителизация раны (восстановление тканей) — более чем на 70% по сравнению с группой, где применялся только матрикс. Дополнительная обработка тимололом, применяемая в комбинации матрикс-и-МСК, также увеличивала реэпителизацию почти на 75% по сравнению с контролем, не получавшим тимолол.

«В целом комбинация МСК и тимолола успешно улучшила заживление ран и уменьшила воспалительную реакцию у мышей», — сказала доктор Нолта. «Это говорит о том, что данный уникальный подход потенциально может обеспечить превосходное заживление у людей с диабетическими ранами».

«Для проведённого исследования ученые объединили взрослые стволовые клетки с перепрофилированным препаратом, улучшающим заживление, чтобы создать новый биоинженерный каркас, который когда-нибудь может быть использован для разработки нового лечения хронических диабетических язв», — сказал доктор Энтони Атала (Anthony Atala), директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест и главный редактор журнала STEM CELLS Translational Medicine, где была опубликована статья. «Результаты этой работы являются многообещающими и могут применяться в терапии не только диабетических язв, но и других типов ран».