Покрытие из микрогеля дает донорским клеткам стимул к обращению вспять фиброза легких

Last Updated on 11.06.2021 by

Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго показали, что даже после повреждения легочной ткани можно обратить вспять фиброз и способствовать восстановлению тканей путем лечения мезенхимальными стромальными клетками, покрытыми микрогелем.

Легочный фиброз — это хроническое заболевание, вызванное токсинами окружающей среды, лекарствами или такими заболеваниями, как пневмония и ревматоидный артрит. Он характеризуется образованием рубцовой ткани из-за повреждения или неконтролируемого иммунного ответа, и он может вызывать легкое или серьезное затруднение дыхания и кислородное голодание. В настоящее время считается, что фиброз в основном необратим, поскольку современные лекарственные препараты лишь незначительно эффективны при лечении симптомов и обычно вызывают значительные побочные эффекты.

Мезенхимальные стромальные клетки или МСК являются мультипотентными и самообновляющимися, как стволовые клетки , и их потенциал для лечения таких состояний, как фиброз, был изучен.

«В то время как в предыдущих исследованиях изучались терапевтические эффекты МСК, которые, как известно, подавляют воспаление и приспосабливаются к различным тканевым средам, их эффективность до сих пор ограничивалась ранними фазами заболевания, когда уровни воспаления высоки и рубцовая ткань все еще формируется. — сказал Джэ-Вон Шин, доцент кафедры фармакологии и биоинженерии UIC Медицинского колледжа и автор исследования. «Наш подход состоял в том, чтобы оптимизировать терапию на основе МСК, чтобы она работала после уменьшения воспаления, когда у большинства людей диагностируется фиброз».

Как описано в новой статье, опубликованной в Nature Biomedical Engineering , исследователи UIC разработали тонкий микрогель, который при определенной конструкции может повысить терапевтический потенциал МСК по разрушению рубцовой ткани и регенерации здоровой ткани на моделях фиброза на мышах.

Шин и его коллеги разработали микрогель, который такой же мягкий, как и здоровая легочная ткань, и включил небольшой белок, называемый фактором некроза опухоли-альфа. Также известный как TNF-альфа, этот белок действует как воспалительный сигнал, который побуждает МСК синтезировать коллагеназу. Коллагеназа — это фермент, который разрушает избыток коллагена в фиброзных тканях и способствует восстановлению поврежденных тканей.

Чтобы оптимизировать МСК с помощью микрогеля, исследователи UIC разработали микрофлюидное устройство для быстрой и постоянной инкапсуляции отдельных клеток в тонкий гель.

«Мы уменьшили до малых размеров отдельные клетки, которые важны для доставки лекарственного средства в крошечные дыхательные пути легких», — сказал первый автор исследования Синг-Ван Вонг, научный сотрудник UIC в отделе фармакологии и исследований. регенеративная медицина.

В моделях фиброзного повреждения исследователи UIC наблюдали снижение показателей пугания и повышение показателей здоровой легочной ткани , таких как нормальный уровень и архитектура коллагена, только у мышей, получавших МСК, покрытые гелем с включенным TNF-альфа путем инкапсуляции отдельных клеток. .

«Это действительно одна из первых научных демонстраций того, что уровни коллагена могут быть хорошо нормализованы после фиброзного повреждения, и что клеточная среда, а не только сами клетки , может быть точно сконструирована на уровне отдельных клеток», — сказал Шин. . «Наши результаты предполагают возможный подход к прогностическому программированию клеточных функций для достижения желаемых терапевтических результатов».