Результаты исследования, опубликованного сегодня в Stem Cells Translational Medicine (SCTM), могут указать путь к лечению серьезного заболевания легких, называемого силикозом, от которого страдают миллионы рабочих во всем мире. Силикоз возникает в результате многолетнего вдыхания микрочастиц кремнезема рабочими в таких профессиях, как строительство и пескоструйная очистка. Частицы могут в конечном итоге привести к воспалению и рубцеванию легочной ткани, что, в свою очередь, затрудняет дыхание и может привести к смерти.
В настоящее время не существует лекарства от силикоза, и как только ущерб нанесен, его уже нельзя будет исправить. Лечение направлено на облегчение симптомов и замедление прогрессирования заболевания, в то время как мир медицины ищет постоянное решение.
Среди наиболее многообещающих потенциальных методов лечения – мезенхимальные стволовые клетки (МСК), которые могут быть запрограммированы на превращение в различные типы клеток в зависимости от условий культуры, в которой они выращиваются. Исследователи выяснили, смогут ли МСК регенерировать новые клетки легких, чтобы заменить те, которые были повреждены кремнеземом, и, таким образом, обеспечить столь необходимое лечение.
Однако в случае силикоза МСК более ценились за их противовоспалительное действие. Сводя к минимуму воспаление легких, вызванное частицами кремнезема, терапия МСК потенциально уменьшает рубцевание и потерю легочной функции. Но когда дело доходит до их эффективности в клинических испытаниях, результаты в лучшем случае были скромными.
"Причины этого остаются неясными, но одна из теорий заключается в том, что, хотя МСК изначально задерживаются в узких легочных капиллярах после введения, они выводятся из легких в течение примерно 24 часов. Это раннее очищение может объяснить, почему эффекты МСК часто кратковременны или недостаточны для улучшения состояния поврежденного легкого," сказала Патрисия Рокко, M.D., Ph.D. Она и Фернанда Ф. Круз, М.D., Ph.D., оба из Лаборатории легочных исследований Федерального университета в Рио-де-Жанейро, Бразилия, были старшими авторами статьи, опубликованной в SCTM.
Целью их исследования было найти способ удерживать МСК в легких достаточно долго, чтобы получить пользу. В частности, исследователи хотели узнать, может ли магнитное нацеливание – методика, уже показанная для улучшения самонаведения и удержания стволовых клеток в других типах тканей-мишеней, – улучшить результаты у мышей силикоза, получавших МСК.
Они начали с намагничивания МСК (полученных от мышей) суперпарамагнитными наночастицами, состоящими из ядра оксида железа (маггемита), покрытого цитрат-анионами. "Такие наночастицы уже были исследованы в таргетной лекарственной терапии и имеют в качестве основных преимуществ низкую токсичность для реципиентных клеток и легкость намагничивания; я.е., МСК самопроизвольно поглощают такие частицы после 24-часового инкубационного периода," сказала Луиза Сильва, Ph.D., первый автор статьи.
Затем 24 мыши в исследовании были первоначально разделены на контрольную группу из шести человек и еще одну группу из 18 мышей, в которых был индуцирован силикоз. Пятнадцать дней спустя силикотические мыши были рандомизированы на три равные группы. Одной из этих групп внутривенно вводили физиологический раствор; одну группу лечили намагниченными МСК; и третья группа получала намагниченные МСК, плюс у каждого животного была пара магнитов, прикрепленных к груди (с помощью ленты) сразу после инъекции МСК. Магниты оставались на месте на 48 часов.
"После удаления магнитов мы обследовали всех животных во всех группах и обнаружили, что у животных с имплантированными магнитами в легких было значительно больше намагниченных МСК," Доктор. Круз сказал.
На втором этапе исследования команда проанализировала влияние магнитного нацеливания по сравнению с лечением немагнитными МСК. Через семь дней после удаления магнитов животных оценивали. Те, кого лечили намагниченными МСК плюс магниты, показали значительное снижение статической эластичности легких, резистивного давления и площади гранулемы – все признаки улучшения в легких – в то время как мыши в других группах этого не сделали.
"Это говорит нам о том, что магнитное нацеливание может быть многообещающей стратегией для усиления положительного воздействия клеточной терапии на основе МСК при силикозе и других хронических заболеваниях легких," Доктор. Рокко сказал.
"Профессиональное заболевание, вызванное вдыханием микроскопических частиц пыли, может вызвать необратимое повреждение легких," сказал Энтони Атала, доктор медицины, главный редактор журнала Stem Cells Translational Medicine и директор Института регенеративной медицины Уэйк Форест. "Использование магнитного нацеливания позволило стволовым клеткам дольше удерживаться в области повреждения и привело к более быстрому восстановлению и уменьшению образования рубцов, что подчеркивает потенциал этой многообещающей стратегии лечения."