Новая разработка поможет решить проблему недостаточной эффективности и безопасности существующих способов иммуномодуляции, а также стимуляции миграции клеток и восстановления тканей человека.
Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ / купить фото
Фото: Олег Харсеев, Коммерсантъ / купить фото
Наиболее эффективным из современных способов стимуляции регенерации для терапии большинства иммуноопосредованных заболеваний, включая хроническую аутоиммунную крапивницу, рассеянный склероз, болезнь Крона, ревматоидный артрит, системную красную волчанку и диабет первого типа, является использование стволовых клеток человека.
Но у этого метода есть свои недостатки. Специфическая процедура подготовки клеточного препарата, сложность хранения и транспортировки, опасность онкотрансформации и неограниченного роста клеток — все это ограничивает клиническое использование стволовых клеток.
Научная группа Института фундаментальной медицины и биологии КФУ предложила способ справиться с этими проблемами и ограничениями и разработала простой, безопасный и экономичный способ получения микроскопических биосовместимых пузырьков — мембранных везикул из стволовых клеток человека. Для этого стволовые клетки обрабатывают химическим веществом — цитохалазином. Потом удаляют ядра и разделяют клетки на микроскопические пузырьки, окруженные естественной биосовместимой клеточной мембраной. Таким образом получаются мембранные везикулы. Они представляют собой уменьшенную копию клеток, содержат широкий спектр биологически активных молекул, но не способны к делению и формированию опухоли. Кроме того, мембранные везикулы демонстрируют лучшее биораспределение, не вызывают закупорки кровеносных сосудов, их легче транспортировать и хранить. Наличие у мембранных везикул цитоплазматической мембраны, которая защищает биомолекулы от деградации, позволяет повысить срок жизни биоактивных молекул во внеклеточном пространстве. Поверхностные рецепторы в цитоплазматической мембране везикул повышают эффективность доставки биоактивных молекул в клетки мишени.
Мембранные везикулы, содержащие биологически активные вещества, являются эффективным и безопасным терапевтическим препаратом
Фото: Предоставлено Казанским федеральным университетом
Мембранные везикулы, содержащие биологически активные вещества, являются эффективным и безопасным терапевтическим препаратом
Фото: Предоставлено Казанским федеральным университетом
Команда ученых обнаружила, что биосовместимые мембранные везикулы сохраняют биологическую активность стволовых клеток: стимулируют миграцию клеток человека, заживление и рост кровеносных сосудов благодаря доставке биологически активных веществ в целевые клетки и ткани. Установлено, что мембранные везикулы проявляют противовоспалительные свойства родительских клеток и демонстрируют иммуносупрессивное действие, предотвращая активацию лимфоцитов крови. Благодаря биосовместимости, возможности промышленного производства и хранения мембранные везикулы могут стать идеальным терапевтическим инструментом.
А – Биосовместимые мембранные везикулы. Масштабный отрезок – 2 микрометра.
Б – Доставка мембранных везикул в целевые клетки (везикулы внутри клетки отмечены стрелками). Масштабный отрезок – 5 микрометров
Фото: Предоставлено Казанским федеральным университетом
А – Биосовместимые мембранные везикулы. Масштабный отрезок – 2 микрометра.
Б – Доставка мембранных везикул в целевые клетки (везикулы внутри клетки отмечены стрелками). Масштабный отрезок – 5 микрометров
Фото: Предоставлено Казанским федеральным университетом
Полученные результаты в будущем позволят разработать новый лекарственный препарат для терапии широкого ряда заболеваний: воспалительных и аутоиммунных заболеваний, травм центральной и периферической нервной системы, опорно-двигательного аппарата, ишемических заболеваний и многих других. Команда продолжает работать над оценкой эффективности мембранных везикул для лечения фиброза легких, токсического повреждения почек и печени. Самое важное, что применение современных биомедицинских технологий позволит улучшить результаты лечения и сократить сроки функционального восстановления пациентов.
Использованы материалы статьи Immunosuppressive properties of cytochalasin B-induced membrane vesicles of mesenchymal stem cells: comparing with extracellular vesicles derived from mesenchymal stem cells; M. O. Gomzikova, A. M. Aimaletdinov, O. V. Bondar, I. G. Starostina, N. V. Gorshkova, O. A. Neustroeva, S. K. Kletukhina, S. V. Kurbangaleeva, V. V. Vorobev, E. E. Garanina, J. L. Persson, J. Jeyapalan, N. P. Mongan, S. F. Khaiboullina, A. A. Rizvanov; Scientific Reports, июль 2020 г.