Команда под руководством Сильвии Бобис-Возович, доктора медицинских наук с факультета биохимии, биофизики и биотехнологии Ягеллонского университета, обнаружила важное свойство этих структур и провела исследование, доказывающее, что везикулы потенциально могут быть использованы в терапии. .
Внеклеточные везикулы состоят из двойной липидной мембраны, внутри них находится богатая смесь биоактивных веществ, оказывающих различное воздействие на другие клетки организма. Краковские исследователи обнаружили, что биомолекулы микроРНК, содержащиеся во внеклеточных везикулах, обладают сильными антифиброзными свойствами.
«В экспериментах in vitro и in vivo мы наблюдали, что после введения внеклеточных везикул происходит значительное или полное уменьшение количества белков, ответственных за прогрессивное уплотнение тканей. На модели сердечного фиброза у экспериментальных животных мы обнаружили, что у некоторых из испытуемых фиброз сердца полностью исчез уже через две недели, несмотря на то, что в течение того же периода они были стимулированы фактором, вызывающим фиброз», — объясняет доктор. Сильвия Бобис-Возович в информации, предоставленной PAP из Ягеллонского университета.
Исследователи полагают, что внеклеточные везикулы можно использовать для разработки новой терапии фиброза органов. Однако дальнейшие доклинические исследования в этой области все еще необходимы. «Из-за высоких затрат на такие исследования мы ищем предприятия из фармацевтического и биотехнологического сектора, заинтересованные в совершенствовании этой технологии и, в конечном итоге, во внедрении ее на рынок», — говорит доктор Энг. Габриэла Конопка-Купял, директор Центра трансфера технологий CITTRU Ягеллонского университета.
Исследования сосредоточены на молекулах микроРНК, ответственных за антифиброзные свойства внеклеточных везикул. Команда доктора Сильвии Бобис-Возович уже идентифицировала их, а затем подтвердила, что они действуют как ингибитор фиброзных процессов.
«МикроРНК влияют на молекулы мРНК, находящиеся в клетках, которые являются переносчиками генетической информации. мРНК содержат точные инструкции по производству специфических белков. Биомолекулы микроРНК, которые мы идентифицировали, действуют особым образом, подавляя выработку тех белков, которые непосредственно приводят к фиброзу. Поэтому, вводя соответствующее количество специфической микроРНК в участки органов или клеток, избыточно продуцирующие фиброзные белки, мы можем остановить развитие заболевания», — объясняет доктор Сильвия Бобис-Возович.
Идентифицированная микроРНК одинаково эффективно работает при лечении фиброза в различных органах – сердце, легких, поджелудочной железе и печени. Для применения этого вида терапии необходимо выделить внеклеточные везикулы. Их можно получить от разведения так называемых индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК).
«ИПСК получают путем перепрограммирования зрелых клеток в состояние плюрипотентности с помощью специальных лабораторных процедур. Сначала у пациента берут клетки, например, из жировой ткани или крови. Затем их перепрограммируют в стволовые клетки iPSC, то есть клетки, которые могут дифференцироваться в различные типы тканей», — говорит доктор Сильвия Бобис-Возович.
Он поясняет, что полученные клетки культивируют в особых физиологических условиях, а затем из таких культур выделяют везикулы. Собранные фолликулы можно вводить внутривенно или помещать в нейтральный для организма гиалуроновый гидрогель. В результате создается препарат, который можно вводить в пораженный участок. Форма гидрогеля означает, что пузырьки будут выходить постепенно в течение достаточно длительного периода времени. "Это обеспечит большую эффективность терапии и более длительное воздействие внеклеточных везикул на ткани, склонные к фиброзу", - говорит специалист.
Команда из Ягеллонского университета показала, что культивирование плюрипотентных клеток в условиях физиологической гипоксии, то есть с соответствующим понижением концентрации кислорода, дает гораздо лучшие результаты. Везикулы, полученные из такой культуры, обладают гораздо более сильным терапевтическим эффектом.
Приготовление лекарственного препарата занимает около двух месяцев. Это тот случай, когда материал для культуры берут у того же пациента, которому в дальнейшем имплантируют полученные внеклеточные везикулы. "В научной литературе четко указано, что внеклеточные везикулы не являются иммуногенными, поэтому можно предположить, что лекарственный материал может происходить из клеточных культур от разных доноров", - отмечают исследователи Ягеллонского университета.
Они подчеркивают, что донором не обязательно должен быть тот же человек, который в конечном итоге примет препарат. Следовательно, есть шанс реализовать производство универсального препарата в более крупных масштабах и использовать терапию сразу после рекомендации врача. «Это было бы возможно, потому что, как показали исследования, пузырьки очень хорошо переносят хранение, даже в течение более длительного периода», — говорят специалисты из Кракова.
Они также проверили, не будет ли в терапевтических целях проще синтезировать соответствующие биомолекулы микроРНК и вводить их в специально подготовленные липидные оболочки вместо культивирования плюрипотентных стволовых клеток.
«Расчеты показывают, что вариант терапии синтетическими микроРНК, хотя технически и кажется более простым, будет стоить в несколько раз дороже по сравнению с вариантом, при котором мы выращиваем стволовые клетки и получаем из них естественные внеклеточные везикулы. При этом неоспоримым преимуществом естественного разведения является биосовместимость, а в случае персонализированной терапии – полное исключение риска нежелательных иммунологических реакций на вводимый препарат», – поясняет доктор Сильвия Бобис-Возович.
Ученые подчеркивают, что под универсальностью терапии не следует понимать, что внеклеточные везикулы смогут растворить существующие фиброзные или коллагеновые отложения. Их функция заключается в строгом подавлении фиброзных процессов, возникающих, в частности, при хроническом воспалении органов или нарушении выработки фиброзных белков.
Они добавляют, что пока не выявили каких-либо побочных эффектов от введения в организм внеклеточных везикул. В исследованиях in vivo, среди прочего, использовались мыши с ослабленной иммунной системой. Важно отметить, что в их случае ни во время приема препарата, ни после завершения терапии побочных эффектов не наблюдалось.
Фиброз, также известный как фиброз, представляет собой прогрессирующее заболевание, возникающее в результате чрезмерного производства белков внеклеточного матрикса (ECM). Эти белки, откладываясь в тканях, вызывают их затвердевание, что, в свою очередь, приводит к нарушению функционирования органов. Фиброз может возникнуть, среди прочего: в сердце, легких, поджелудочной железе или печени.
Подсчитано, что фиброзные заболевания ответственны примерно за 45%. все смерти в мире. До сих пор не разработано эффективное лекарство от этих заболеваний. Используемые в настоящее время методы лечения направлены на устранение причин, вызывающих хроническое воспаление, например, лечение гипертриглицеридемии, лечение хронического гепатита В или С, применение кортикостероидов и препаратов, подавляющих иммунную систему, и даже удаление пораженного фрагмента или всего органа. фиброз.
Первоначально считалось, что клетки производят везикулы для удаления ненужных биомолекул или метаболитов. Сегодня известно, что их роль гораздо шире. Везикулы могут проникать в другие клетки, а это означает, что содержащиеся внутри них биологически активные вещества вызывают специфические реакции. Таким образом происходит обмен содержимым везикул между клетками, что соответственно влияет на биохимические клеточные процессы.
Сигналы, передаваемые таким образом, инициируют различное «поведение клеток» — они усиливают, поддерживают, подавляют или нарушают его — все в зависимости от инструкций, содержащихся в везикулах, и биохимического контекста в клетках-мишенях. Некоторые из таких сигналов имеют желаемый эффект, другие – как в случае «сообщений», посылаемых раковыми клетками – вредны и патогенны.
На фото: доктор Сильвия Бобис-Возович (кафедра клеточной биологии, факультет биохимии, биофизики и биотехнологии, Ягеллонский университет) – руководитель группы/главный создатель, доктор Милена По (кафедра клеточной биологии, факультет биохимии, биофизики и биотехнологии). Биотехнология, Ягеллонский университет), д-р хаб. Павел Фердек (кафедра клеточной биологии, факультет биохимии, биофизики и биотехнологии, Ягеллонский университет), д-р Марцин Пейко (кафедра общей, онкологической и гериатрической хирургии, 3-я кафедра общей хирургии, медицинский факультет), д-р Давид Внук ( Кафедра клеточной биологии факультета биохимии, биофизики и биотехнологии Ягеллонского университета.
Внеклеточные везикулы изучаются во многих центрах мира. Они являются источником информации о патогенезе, клеточных биохимических процессах и свойствах различных типов клеток. Анализ химического состава содержимого пузырьков может дать информацию, подтверждающую диагностику различных заболеваний, - отмечают специалисты Ягеллонского университета (ПАП).
Наука в Польше
zbw/бар/
