Наностимуляторы усиливают стволовые клетки для восстановления мышц
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне показали, что «наностимуляторы» — наночастицы, покрытые молекулой, которую организм производит естественным образом, — могут усилить регенеративный потенциал стволовых клеток для лечения ишемии мышц у мышей. Результаты опубликованы в журнале ACS Nano.
Проблема и подход
Мышечная ишемия — повреждение из-за недостатка кислорода — возникает, например, при травме или заболевании периферических артерий (ЗПА). Стволовые клетки, выделенные из жировой ткани пациента, способны стимулировать рост новых сосудов и модулировать воспаление. Однако их активность in vivo часто снижается после инъекции.
Молекула фактора некроза опухоли альфа (TNF-alpha), производимая организмом, может усилить секрецию нужных факторов стволовыми клетками. Ранее TNF-alpha добавляли в культуру клеток перед инъекцией, но эффект был кратковременным.
Решение: наностимуляторы
Команда создала наностимуляторы — наночастицы, несущие TNF-alpha. Они связываются с рецептором на поверхности стволовых клеток, обеспечивая локальную, направленную и пролонгированную доставку TNF-alpha.
«Основная польза стволовых клеток для регенерации тканей — не столько в замене утраченной ткани, сколько в высвобождении полезных факторов роста и цитокинов. Наностимуляторы позволяют клеткам высвобождать эти факторы дольше, чем обычно», — пояснила соавтор работы профессор Марни Боппарт.
Эксперимент и результаты
Метод протестировали на мышах с хирургически вызванной ишемией в задней лапе:
- Стволовые клетки выделили из жировой ткани.
- Смешали их с наностимуляторами.
- Инъецировали смесь локально в поражённую конечность.
Результаты показали:
- Повышение кровотока и уровня кислорода в ишемических конечностях.
- Улучшение подвижности: обработанные мыши могли ходить на большие расстояния, их лапы были сильнее.
Преимущества и перспективы
«Этот метод лучше, чем химическое предварительное кондиционирование, которое может повлиять на жизнеспособность клеток, требует 24 и более часов культивирования и имеет ограниченный по времени эффект», — отметил руководитель исследования Хёнджун Конг.
Идея заключается в том, чтобы в операционной собрать жировую ткань, выделить стволовые клетки, смешать их с наностимуляторами и reinject пациенту — всё за одну процедуру.
Осторожность и значение
Исследователи отмечают, что необходима дальнейшая работа по оптимизации условий забора и подготовки клеток, а также изучение долгосрочных эффектов.
«ЗПА может вызывать изнурительную боль и долгосрочную инвалидность. К сожалению, не существует стабильно эффективных методов лечения этого состояния. Это исследование важно, поскольку демонстрирует способность модифицированных стволовых клеток эффективно лечить ЗПА в доклинической модели, представляя шаг к облегчению боли у людей», — заключила Боппарт.