Ученые помогут повысить выживаемость стволовых клеток при трансплантации
Предотвращения гибели мезенхимальных стромальных клеток (МСК), используемых в регенеративной медицине, добились с помощью создания «защитного набора» наночастиц ученые МФТИ совместно с коллегами из МГУ, 22 июля сообщает портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Министерства науки и высшего образования РФ.
Использование нового подхода, предложенного московскими учеными, позволит значительно улучшить выживаемость стволовых клеток и повысить эффективность их применения в клинической практике.
Мезенхимальные стромальные клетки являются мультипотентными «незрелыми» клетками-предшественниками, способными дифференцироваться в клетки различных органов и тканей. Их мультипотентность, простота выделения, самовосстановление и способность перемещаться к местам повреждений позволяет использовать МСК в регенеративной медицине, а также для лечения воспалений и терапии острых состояний.
В медицине сейчас ведутся более 1300 клинических испытаний применения этого вида стволовых клеток для лечения различных заболеваний.
При этом серьезной проблемой использования мезенхимальных стромальных клеток является их низкая выживаемость при пересадке в поврежденные ткани, которая в основном обусловлена окислительным стрессом, нарушающим их способность к самовосстановлению, дифференцировке и делению.
Для решения этой проблемы ученые МФТИ предложили поместить внутрь клеток полимерные наночастицы (PLGA), содержащие силибинин (иначе силимарин), который является основным активным компонентом экстракта расторопши пятнистой (Silybum marianum).
Силибинин является веществом-цитопротектором, которое предотвращает окислительный стресс клетки двумя способами: во-первых, оно само является антиоксидантом, взаимодействующим с активными формами кислорода, а во-вторых, оно стимулирует повышение уровня антиоксидантных ферментов в клетках, активируя сигнальный путь Nrf2/ARE.
Исследование in vitro использования такого «защитного набора» показало значительное повышение устойчивости стволовых клеток к окислительному стрессу, а также тройное снижение уровня активных форм кислорода внутри них.
Эксперименты с лабораторными животными также продемонстрировали, что модифицированные наночастицами стволовые клетки лучше приживались на модели механической раны у подопытных мышей. Повреждения у животных заживали быстрее и качественнее по сравнению с группой мышей, лечение которых велось стволовыми клетками без «защитного набора», и с контрольной группой, не получавшей МСК.
Руководитель проекта, заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ Михаил Олегович Дурыманов отметил простоту самого подхода, когда нужно просто добавить пипеткой в клеточную культуру раствор с наночастицами, которые в течение часа поглощаются клетками и спустя еще несколько часов начинают действовать.
Однако он обозначил и ряд возникающих чисто технических трудностей: «Но поскольку, по сути, это классическая hit-and-run-технология, которая требует обработки клеток „на месте“, то сразу возникают несколько „подводных камней“ на пути клинического внедрения конечного продукта. Например, клетки нужно правильно хранить и культивировать, порошок с частицами должен быть тщательно размешан в нужной концентрации, потом клетки надо в определенное время собрать и применять. Все это на самом деле сложно с точки зрения медицинского использования, поскольку весь процесс включает несколько этапов, требует необходимые навыки работы с клеточными культурами и четкой логистики».
Тем не менее эти проблемы можно решить, указал ученый, если создать роботизированный комплекс для процесса подготовки МСК на базе специализированных медицинских центров. Это сделает его более воспроизводимым и коммерчески доступным.
Результаты исследования ученые представили в статье «Модификация мезенхимальных стромальных клеток наночастицами PLGA, содержащими силибинин, повышает их терапевтическую эффективность при заживлении кожных ран», опубликованной в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine.
Разработчики метода считают, что эта новаторская технология повысит эффективность клеточной терапии на основе МСК с цитопротекторными нанокапсулами за счет лучшей адаптации, которая поможет клеткам успешно переносить трансплантацию.
