Новое исследование, проведенное в Университете штата Северная Каролина, показывает, что секреция стволовых клеток легких, в частности экзосом и секретомов, доставляемая через небулайзер, может помочь восстановить повреждения легких из-за нескольких типов легочного фиброза у мышей и крыс. Работа может привести к более эффективному и менее инвазивному лечению людей, страдающих фиброзом легких.
Легочный фиброз – это смертельное заболевание, которое приводит к утолщению и рубцеванию здоровой легочной ткани, вызывая воспаление и заменяя слизистую оболочку легочных клеток фиброзной тканью. За последние пять лет Ке Ченг и его лаборатория разработали продуцируемые сфероидом стволовые клетки легких (LSC) в качестве потенциального терапевтического средства для лечения фиброза легких. Ченг – Рэндалл Б. Терри младший. Заслуженный профессор регенеративной медицины в штате Северная Каролина, профессор Совместного факультета биомедицинской инженерии штата Северная Каролина / Университета Калифорнии и Чапел-Хилл, а также автор-корреспондент исследования.
"Смесь клеток в LSC воссоздает естественное микроокружение стволовых клеток, известное как ниша стволовых клеток, где клетки секретируют экзосомы, чтобы общаться друг с другом, как если бы они были внутри вашего тела," Ченг говорит. "LSC секретируют множество полезных белков и факторов роста, известных под общим названием «секретом» – экзосомы и растворимые белки, которые могут воспроизводить регенеративное микроокружение самих клеток. В этой работе мы пошли еще дальше и протестировали секретом и экзосомы из наших стволовых клеток, продуцируемых сфероидом, на двух моделях фиброза легких."
Ченг и его коллеги протестировали секретом легочных сфероидных клеток (LSC-Sec) и экзосомы легочных сфероидных клеток (LSC-Exo) против обычно используемых мезенхимальных стволовых клеток (МСК) на мышах и крысах на моделях химически индуцированного и индуцированного кремнеземом или частицами фиброза легких. Терапевтические препараты на основе стволовых клеток доставлялись через "сауна со стволовыми клетками," небулайзер, позволяющий вдыхать терапевтические белки, небольшие молекулы и экзосомы непосредственно в легкие.
На мышиной модели химически индуцированного фиброза исследователи обнаружили, что, хотя ингаляционное лечение LSC-Sec или MSC-Sec привело к улучшениям по сравнению с контролем, обработанным физиологическим раствором, обработка LSC-Sec привела к почти 50% снижению фиброза по сравнению с 32.Снижение на 4% при лечении MSC-Sec.
На мышиной модели фиброза легких, индуцированного диоксидом кремния, обработка LSC-Sec привела к снижению фиброза на 26% по сравнению с 16%.Снижение на 9% при лечении MSC-Sec.
Исследователи также изучили модели обоих типов легочного фиброза на крысах и протестировали лечение LSC-экзосом и LSC-Sec против MSC-Exo с аналогичными результатами. Кроме того, они обнаружили, что, хотя лечение ингаляцией LSC-экзосом само по себе может вызвать терапевтический эффект, аналогичный лечению LSC-Sec, полный секретом по-прежнему был наиболее терапевтическим.
"Эта работа показывает, что секретом и экзосомы сфероидных клеток легких более эффективны, чем их аналоги из мезенхимальных стволовых клеток, в уменьшении фиброзной ткани и воспаления в поврежденной ткани легкого," Ченг говорит. "Надеюсь, мы делаем первые шаги к эффективному, неинвазивному и экономичному способу восстановления поврежденных легких.
"Учитывая эффективность терапии на нескольких моделях фиброза и воспаления легких, мы планируем расширить тест на другие легочные заболевания, включая хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) и легочную гипертензию (ЛГ)."
"Обнаружение того, что продукты, выделяемые стволовыми клетками легких, могут быть столь же эффективными, если не более эффективными, чем сами стволовые клетки при лечении фиброза легких, может быть важным открытием, которое может иметь значение при многих других заболеваниях, для которых разрабатывается терапия стволовыми клетками," говорит Кеннет Адлер, выдающийся аспирант штата Северная Каролина и соавтор статьи.
Работа опубликована в Nature Communications.