Наностимуляторы стимулируют стволовые клетки для восстановления мышц

Наностимуляторы связываются с поверхностью стволовых клеток, доставляя агенты, которые стимулируют клетки к высвобождению факторов, способствующих росту кровеносных сосудов и модулирующих воспаление в поврежденной мышце.

В регенеративной медицине идеальным лечением для пациентов, чьи мышцы повреждены из-за недостатка кислорода, было бы придать им бодрость путем инъекции их собственных стволовых клеток.

В новом исследовании, опубликованном в журнале ACS Nano, исследователи продемонстрировали, что «наностимуляторы» – наночастицы, посеянные с молекулой, которую организм естественным образом вырабатывает, чтобы побудить стволовые клетки лечить раны – могут усиливать стволовые клетки и их регенеративные способности в целевой конечности у мышей.

«Мы хотели использовать естественные функции стволовых клеток и стимулирующие факторы для локального решения ишемии мышц», – сказал руководитель исследования Хьюнджун Конг, профессор химической и биомолекулярной инженерии.

Мышечная ишемия или повреждение мышц из-за ограниченного снабжения кислородом или кровью может быть вызвана множеством причин, таких как повреждение конечности или заболевание периферических артерий. Известно, что стволовые клетки, полученные из собственной жировой ткани пациента, производят факторы, которые побуждают новые кровеносные сосуды расти в поврежденную мышцу, восстанавливать кислород и питательные вещества и модулировать воспаление в поврежденных тканях. Однако эксперименты in vivo(внутри клетки) показали ограниченные преимущества, так как активность стволовых клеток, по-видимому, снижается после инъекции в мышцу.

Молекула, естественным образом продуцируемая в организме, называемая альфа-фактором некроза опухоли(TNF-альфа) может стимулировать стволовые клетки к выделению большего количества желаемых факторов. Другие исследования пытались инкубировать клетки с TNF-альфа перед инъекцией, но эффекты быстро исчезают, сказал Конг.

Команда решила попробовать привязать TNF-альфа непосредственно к стволовым клеткам, создав наностимуляторы – наночастицы с добавлением TNF-альфа. Наночастицы связываются с рецептором на поверхности стволовых клеток, обеспечивая локализованную, направленную и расширенную доставку TNF-альфа.

«Основным преимуществом стволовых клеток для регенерации тканей является не обязательно способность клеток замещать утраченные ткани, но и выделять полезные факторы роста и цитокины, которые способствуют этому процессу», – говорит соавтор исследования Марни Боппарт. «Наностимуляторы позволяют клеткам высвобождать полезные факторы дольше, чем в противном случае. Это обеспечивает значительное преимущество, особенно при пересадке клеток в поврежденные, больные или состарившиеся ткани».

Исследователи проверили свой подход на мышах с хирургически вызванной ишемией на одной из задних ног. Они выделяли стволовые клетки из жировой ткани, смешивали их с наностимуляторами и вводили их локально в пораженные лапки мыши.

Исследователи увидели увеличение кровотока и уровня кислорода в ишемических лапах. Они также стали свидетелями улучшения подвижности – обработанные мыши могли ходить на большие расстояния, а их ноги были сильнее.

«Мы предполагаем, что этот метод лучше, чем методы, которые требуют химической предварительной обработки, которая может повлиять на жизнеспособность стволовых клеток и иметь ограниченные по времени эффекты», – сказал Конг. «Наша идея состоит в том, чтобы собрать жировую ткань в операционной, отделить стволовые клетки, смешать с наностимуляторами и повторно ввести их пациенту – и все это за одну процедуру».

Исследователи предупреждают, что необходима дальнейшая работа по оптимизации условий для сбора и подготовки стволовых клеток, а также для изучения последствий в более длительные сроки.

«Заболевание периферической артерии может вызвать изнурительную боль и длительную нетрудоспособность. К сожалению, не существует последовательно эффективных методов лечения этого заболевания», – сказал Боппарт. «Это исследование важно, потому что оно демонстрирует способность модифицированных стволовых клеток эффективно лечить PAD в доклинической модели, что представляет собой шаг ближе к облегчению боли у людей».

http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.9b04926

Вас также может заинтересовать:

• Разработали наночастицы, которые разъедают налет, вызывающий инфаркт
• Обнаружен клеточный механизм защиты от рака