Исследователи раскрывают механизмы заживления внеклеточных пузырьков.

Оживление клеток после сердечного приступа
ЭВ эндотелиального происхождения (зеленые) вокруг ядер (синие) кардиомиоцитов (пурпурный). Предоставлено: Группа по биофизике болезней/Гарвардский SEAS.

Внеклеточные везикулы (ЭВ) — мессенджеры размером с нанометр, которые перемещаются между клетками и доставляют сигналы и грузы — являются многообещающими инструментами для следующего поколения методов лечения всего, от аутоиммунных и нейродегенеративных заболеваний до рака и травм тканей. Уже было показано, что ЭВ, полученные из стволовых клеток, помогают сердечным клеткам восстанавливаться после сердечного приступа, но как именно они помогают и является ли положительный эффект специфическим для ЭМ, полученных из стволовых клеток, остается загадкой.

Теперь исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук имени Джона А. Полсона (SEAS) раскрыли потенциальные механизмы, лежащие в основе целительной силы электромобилей, и продемонстрировали их способность не только восстанавливать клетки после сердечного приступа, но и поддерживать их функционирование во время лишенный кислорода во время сердечного приступа. Исследователи продемонстрировали эту функциональность на человеческих тканях с помощью технологии «сердце на чипе» со встроенными датчиками, которые непрерывно отслеживают сокращение ткани.

Команда также продемонстрировала, что эти межклеточные путешественники могут происходить из эндотелиальных клеток, которые выстилают поверхность кровеносных сосудов, их больше и легче поддерживать, чем стволовые клетки.

Исследование опубликовано в Science Translational Medicine

«Наша технология» орган на чипе «достигла такого уровня, что теперь мы можем бороться с целевыми лекарствами вместо того, чтобы бороться с дизайном чипа», — сказал Кит Паркер, профессор биоинженерии и прикладной физики семьи Тарр в SEAS и старший автор книги изучение. «С помощью этого исследования мы имитировали человеческое заболевание на чипе с человеческими клетками и разработали новый терапевтический подход к его лечению».

Сердечные приступы или инфаркты миокарда возникают, когда приток крови к сердцу блокируется. Конечно, лучший способ лечения сердечного приступа — восстановить кровоток, но на самом деле этот процесс может нанести больший ущерб клеткам сердца. Так называемое ишемическое реперфузионное повреждение (IRI) или реоксигенационное повреждение возникает, когда кровоснабжение тканей возвращается после периода недостатка кислорода.

«Клеточный ответ на IRI включает в себя множество механизмов, таких как перегрузка кальцием и протонами, окислительный стресс, митохондриальная дисфункция и многое другое», — сказал Моран Ядид, научный сотрудник SEAS и Института биологической инженерии Висса и первый автор книги бумага. «Этот сложный набор процессов представляет собой проблему для разработки эффективных методов лечения, которые могут решить каждую из этих проблем».

Именно здесь на помощь приходят ЭВ, полученные из эндотелия. Поскольку эти пузырьки происходят из сосудистой ткани, которая однозначно настроена на восприятие гипоксического стресса, исследователи предположили, что груз, который они несут, может обеспечить прямую защиту сердечной мышцы.

Исследователи нанесли на карту весь набор белков EEV, которые экспрессируются или могут экспрессироваться везикулами.

«Удивительно, но даже при том, что эти пузырьки имеют всего сто пятьдесят нанометров в диаметре, они содержат почти 2000 различных белков», — сказал Ядид. «Многие из этих белков связаны с метаболическими процессами, такими как дыхание, митохондриальная функция, передача сигналов и гомеостаз. Другими словами, множество процессов, которые связаны с сердечной реакцией на стресс. Таким образом, вместо одной молекулы, которая имеет терапевтическое значение, мы думаем, что экзосомы содержат смесь молекул и белков, которые в совокупности могут помочь клетке поддерживать гомеостаз, справляться со стрессом, изменять метаболические процессы и уменьшать количество травм «.

Команда проверила влияние EEV на сердечную ткань человека с помощью модели «сердце на чипе», разработанной группой Disease Biophysics Group в SEAS. Платформы «орган на чипе» имитируют структуру и функцию нативных тканей и позволяют исследователям в реальном времени наблюдать за последствиями травм и лечения в тканях человека. Здесь исследователи смоделировали инфаркт миокарда и реоксигенацию на чипах, в которые были введены EEV, и на чипах, которые не были.

Исследователи обнаружили, что в тканях, обработанных EEV, кардиомиоциты могут лучше адаптироваться к стрессовым условиям и выдерживать более высокую рабочую нагрузку. Исследователи вызвали травму трехчасовым ограничением кислорода, за которым последовали 90 минут реоксигенации, а затем измерили долю мертвых клеток и сократительную силу ткани. Сердечная ткань, обработанная EEV, имела вдвое меньше мертвых клеток и имела сократительную силу в четыре раза выше, чем необработанная ткань после травмы.

Команда также обнаружила, что поврежденные кардиомиоциты, обработанные EEV, демонстрируют набор белков, более похожих на неповрежденные по сравнению с необработанными клетками. К удивлению, команда также заметила, что клетки, обработанные EEV, продолжали сокращаться даже без кислорода.

«Наши результаты показывают, что EEV могут защитить сердечную ткань от повреждения, вызванного реоксигенацией, отчасти путем добавления в поврежденные клетки белков и сигнальных молекул, которые поддерживают различные метаболические процессы, что открывает путь для новых терапевтических подходов», — сказал Андре Г. Клебер, Приглашенный профессор патологии Гарвардской медицинской школы и соавтор исследования.

«Терапия экзосомальными клетками может быть полезной, когда традиционная модель одной молекулы, одной мишени просто не вылечит болезнь», — сказал Паркер. «Используя везикулы, которые мы вводили, мы полагаем, что используем дробовик для поражения сети целевых лекарственных средств. С нашей платформой» орган на чипе «мы будем готовы использовать синтетические экзосомы в терапевтических целях, которые могут быть более эффективными и поддающимися большему количеству надежное производство. «/p>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *