Мезенхимальные стромальные клетки (МСК) являются перспективным инструментом для регенеративной медицины, лечения воспалительных процессов и терапии острых состояний. Однако одними из главных барьеров на пути к успешному клиническому использованию МСК остаются их низкая выживаемость при трансплантации в поврежденные ткани. Биофизики МФТИ совместно с коллегами разработали новый подход для решения этой проблемы. Они предложили поместить внутрь клеток специальный «защитный набор» на основе цитопротекторных полимерных наночастиц. Это позволило значительно улучшить выживаемость клеток в условиях окислительного стресса и повысить показатели заживления ран. Результаты работы опубликованы в журнале Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine.
Дизайн цитопротекторных нанокапсул для защиты МСК и валидация новой стратегии в экспериментах на животных. Источник: Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine.
МСК — это незрелые клетки-предшественники, которые способны превращаться (дифференцироваться) в различные специализированные клетки тканей и органов. Они стали важным инструментом в арсенале клеточной терапии благодаря своим уникальным особенностям: мультипотентности, способности к самовосстановлению и миграции к местам повреждения, а также простоте изоляции. В настоящее время уже зарегистрировано более 1300 клинических испытаний, связанных с использованием МСК для лечения различных заболеваний. Иммуномодулирующие свойства этих клеток позволяют достичь терапевтического эффекта для целого ряда медицинских приложений, важнейшим из которых является регенерация тканей. Успешность применения МСК в клинической практике во многом будет зависеть от того, удастся ли науке преодолеть такой сдерживающий фактор, как низкая выживаемость этих клеток в процессе трансплантации.
«После трансплантации мезенхимальные стромальные клетки подвергаются воздействию окислительного стресса, который нарушает их пролиферацию, самовосстановление и способность к дифференцировке. Чтобы помочь им выжить и сохранить свои свойства в таком агрессивном микроокружении, мы модифицировали их с помощью полимерных наночастиц, содержащих цитопротектор силибинин. Силибинин, также известный как силимарин, является основным активным компонентом экстракта расторопши пятнистой — Silybum marianum. Эта молекула может как напрямую оказывать антиоксидантные эффекты, взаимодействуя с активными формами кислорода, так и вызывать активацию сигнального пути Nrf2/ARE, который повышает в клетке уровень антиоксидантных ферментов. После поглощения наших цитопротекторных нанокапсул клетки демонстрировали повышенную устойчивость к окислительному стрессу, а также трехкратное снижение уровня активных форм кислорода», — отмечает Михаил Дурыманов, руководитель проекта, заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ.
Ученые показали, что модификация МСК цитопротекторными наночастицами улучшала приживаемость трансплантируемых клеток на модели механической раны у мышей. Кроме того, введение в рану МСК с цитопротекторными наночастицами значительно ускоряло и улучшало качество заживления по сравнению с МСК без частиц и контрольной группой животных, которой не вводили МСК.
Авторы уверены, что использование данного подхода позволит клеткам лучше адаптироваться и не погибнуть при трансплантации, что увеличит эффективность клеточной терапии с использованием МСК. Таким образом, разработанная учеными стратегия клеточной защиты существенно расширяет возможности применения МСК в области регенеративной медицины и других приложений.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации.
