Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали покрытый экзосомами стент с "смарт-релиз" триггер, который может предотвращать сужение вновь открытых кровеносных сосудов и доставлять регенеративную терапию на основе стволовых клеток в истощенные кровью или ишемические ткани.
Ангиопластика – процедура, которая открывает заблокированные артерии – часто включает установку металлического стента для укрепления артериальных стенок и предотвращения их разрушения после устранения закупорки. Однако установка стента обычно вызывает некоторое повреждение стенки кровеносного сосуда, что стимулирует гладкомышечные клетки размножаться и мигрировать к месту в попытке восстановить травму. Результат – рестеноз: повторное сужение кровеносного сосуда, ранее открытого при ангиопластике.
"Воспалительная реакция, которую вызывают стенты, может уменьшить их пользу," говорит Ке Ченг, автор-корреспондент исследования. "В идеале, если бы мы могли остановить чрезмерную реакцию и пролиферацию гладкомышечных клеток, но задействовать эндотелиальные клетки для покрытия стента, это уменьшило бы воспалительную реакцию и предотвратило бы рестеноз." Ченг – Рэндалл Б. Терри младший. Заслуженный профессор регенеративной медицины в штате Северная Каролина и профессор Совместного факультета биомедицинской инженерии штата Северная Каролина / Университета Калифорнии и Чапел-Хилл.
В настоящее время используются стенты с лекарственным покрытием, покрытые лекарствами, которые препятствуют пролиферации клеток, но эти антипролиферативные препараты также задерживают покрытие стента эндотелиальными клетками, которые медицинские работники хотят покрыть стент.
Чтобы решить эту проблему, Ченг и его команда разработали покрытие стента, состоящее из экзосом, полученных из мезенхимальных стволовых клеток. Экзосомы – это крошечные наноразмерные мешочки, секретируемые большинством типов клеток. Идея покрытия была двоякой: во-первых, поскольку экзосомы состоят из материалов, мало отличающихся от клеточных мембран, они «маскируют» стент, чтобы обмануть гладкомышечные клетки и иммунную систему организма. Во-вторых, экзосомы способствуют покрытию стента эндотелиальными клетками и, в случае повреждения, перемещаются вниз по течению к участку, способствуя восстановлению тканей.
Чтобы предотвратить преждевременное истощение терапии, стент высвобождает экзосомы при контакте с активными формами кислорода (АФК), которые более распространены во время воспалительной реакции.
"Думайте об этом как об интеллектуальной функции высвобождения экзосом," Ченг говорит. "Ишемические реперфузионные повреждения, которые возникают, когда кровоток уменьшается, а затем восстанавливается, создают большое количество АФК. Допустим, сердце повреждено ишемией. Повышенная АФК вызовет высвобождение экзосом на стенте, и регенеративная терапия будет проходить через кровеносный сосуд к месту травмы."
Исследовательская группа провела тестирование in vitro, чтобы гарантировать биосовместимость и проверить механизм высвобождения. Они обнаружили, что в присутствии АФК экзосомы высвобождают до 60% своих секретов в течение 48 часов после травмы.
На модели ишемического повреждения на крысах исследователи сравнили стент с экзосомальным покрытием (EES) с металлическим стентом (BMS) и стентом с лекарственным покрытием (DES). Они обнаружили, что по сравнению с BMS их стент эффективнее уменьшал стеноз и способствовал эндотелиальному покрытию. В то время как DES выполнял аналогично EES в предотвращении рестеноза, EES был менее повреждающим для стенки сосуда и имел лучшее эндотелиальное покрытие в целом. Кроме того, экзосомы, высвобождаемые из EES, способствовали регенерации мышц у крыс с ишемией задних конечностей. Исследователи планируют протестировать стент на большой животной модели с прицелом на возможные клинические испытания.
"Этот биоактивный стент способствует заживлению сосудов и ишемическому восстановлению, и пациенту не потребуются дополнительные процедуры для регенеративной терапии после установки стента," Ченг говорит. "Стент является идеальным носителем для экзосом, а экзосомы делают стент более безопасным и более эффективным в восстановлении тканей."
Исследование опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering.