Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Точечная доставка МСК

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) естественным образом пополняют типы клеток костной, хрящевой, жировой ткани. Кроме того, МСК обладают широким регенеративным потенциалом, основанным на способности мигрировать в поврежденные ткани и секретировать факторы, которые стимулируют рост новых кровеносных сосудов, подавляют воспаление, останавливают гибель клеток и способствуют заживлению. Это делает возможным их применение в качестве клеточной терапии различных состояний, включая сердечно-сосудистые заболевания, заболевания печени, костей и хрящей, травмы легких и спинного мозга, аутоиммунные заболевания, поражения кожи и даже рак.

МСК не вызывают совсем или вызывают незначительные побочные реакции у пациентов, если получены от здоровых доноров; они могут быть легко выделены из тканей человека, размножены до клинических масштабов, биоконсервированы и сохранены для доставки к месту оказания медицинской помощи. Эта эффективность в приготовлении МСК контрастирует с относительной неэффективностью, которая связана с плохой доставкой в целевые ткани у пациентов. Клиницистам часто необходимо вводить огромное количество МСК, чтобы достичь достаточной концентрации клеток, которые успешно приживутся и останутся функциональными с течением времени.

Чтобы преодолеть проблему адресной доставки, исследователи разработали подходы, основанные на создании каркасов из биоматериалов, в которые помещаются МСК и которые затем могут быть имплантированы как «заплатки» на поврежденные ткани. Но даже это не делает терапию МСК более эффективной, потому что клетки ограничены в своей способности мигрировать, преодолевать тканевые барьеры и успешно приживаться в участках, где их действие наиболее необходимо. В принципе, инъекционное введение МСК в ткани через иглы для подкожных инъекций делает лечение более прицельным, но любая прямая инъекция в ткань является инвазивной и может вызвать непреднамеренное повреждение ткани, а также побочные эффекты в виде образования рубцовой ткани.

В новом исследовании группа из Института биомедицинских инноваций Терасаки в Лос-Анджелесе и Университета Калифорнии, Лос-Анджелес (UCLA), разработала минимально инвазивный подход, который использует микроиглы, обеспечивающие депо активных МСК. Гелеобразный материал способен продлевать жизнеспособность и функциональность помещенных в него МСК. Введение его с помощью микроигл помогает МСК накапливаться в поврежденных тканях с высокой пространственной точностью; исследователи продемонстрировали новый подход к заживлению ран на мышиной модели с удаленными сегментами кожи.

Микроиглы ранее успешно использовались для безболезненной доставки лекарств в целевые ткани – кожу, кровеносные сосуды и глаза. Для клеточной терапии МСК исследователи разработали совершенно новый пластырь с микроиглами, который сохраняет жизнеспособность стволовых клеток и поддерживает их способность реагировать на раздражители и ускорять заживление ран.

microneedle_MSC.jpg

В начале исследования Али Хадемхоссейни и его коллеги выдвинули гипотезу о том, что встраивание МСК в биосовместимую и биоразлагаемую матрицу поможет создать гидратированную среду с механическими свойствами, которые необходимы стволовым клеткам для выживания и функционирования в течение более длительного времени.

Матрица представляет собой совокупность желатиновых волокон, сшитых друг с другом в сеть, в которую можно поместить МСК. Она имитирует нормальное внеклеточное окружение тканей, в которых обычно находятся МСК. Это помогло реконструировать конкретную матричную среду таким образом, чтобы МСК могли поглощать питательные вещества и связываться с поврежденной тканью через растворимые факторы, которые они обычно получают и отправляют.

Другая часть задачи заключалась в том, чтобы создать микроигольное устройство для доставки МСК, которое позволило бы им мягко проникать в ткани, достигая целевых участков. Для этого исследователи заключили мягкую желатиновую матрицу, содержащую МСК, в оболочку из второго более твердого биоматериала – сополимеров молочной и гликолевой кислот (PLGA). При наложении на раневую поверхность оболочка из PLGA, которая также является биосовместимой и биоразлагаемой, медленно растворяется, сохраняя в течение этого процесса желатиновую матрицу с МСК, позволяя последним высвобождать свои терапевтические факторы в поврежденную ткань через возникающие разрывы в оболочке.

Чтобы иметь возможность размещать отдельные микроиглы непосредственно на рану, было решено прикрепить массив микроигл на полоску пластыря так, чтобы их острые концы были направлены в сторону от ленты. Авторы показали, что в пластыре с микроиглами 90% МСК были жизнеспособными в течение 24 часов и не теряли свой потенциал в качестве стволовых клеток.

Группа исследовала свою концепцию микроигл на мышах, которым предварительно удалили участок кожи в пределах эпидермиса. Точное расположение ленты с нанесенной на нее микроигольной поверхностью позволило отдельным микроиглам проникнуть в саму рану. Затем ленту снимали, а микроиглы отрывались от нее и оставались вживленными в поврежденную ткань. Хадемхосейни и его коллеги назвали устройство доставки съемным гибридным хранилищем микроигл (Detachable Hybrid Microneedle Depot, d-HMND).

У мышей устройство d-HMND, несущее МСК, стимулировало ряд ключевых параметров, связанных с заживлением ран. По сравнению с равным количеством МСК, инъецированных непосредственно в рану, доставка с помощью d-HMND ускоряла заживление раны и способствовала росту эпидермальных слоев кожи. Исследователи использовали панель гистологических и молекулярных маркеров в течение 14 дней, чтобы подтвердить, что d-HMND с МСК подавляли воспаление и стимулировали ремоделирование ткани, образование новых кровеносных сосудов, а также повторный рост волос.

В будущем d-HMND можно будет быстро изготавливать в клинических лабораториях незадолго до использования и применять для лечения повреждений кожи. Авторы намерены более широко исследовать устройство в качестве доставки МСК для множества других расстройств, включая меланому и другие заболевания кожи. Эта концепция будет также совместима с использованием полученных от пациента клеток для более персонализированного подхода.

Статья K.Lee et al. A Patch of Detachable Hybrid Microneedle Depot for Localized Delivery of Mesenchymal Stem Cells in Regeneration Therapy опубликована в журнале Advanced Functional Materials.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Terasaki Institute: Microneedling therapeutic stem cells into damaged tissues.


Читать статьи по темам:

травма кожа взрослые стволовые клетки доставка препаратов Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Память кожи

Стволовые клетки кожи «помнят» о повреждениях и в следующий раз быстрее заживляют раны, но этот же процесс может приводить и к развитию псориаза.

читать

Чернила на рану

Новое портативное устройство создано для трехмерной печати кожи на месте хирургического удаления обожженной ткани.

читать

Лучше, чем швы

Местное применение коллагенового порошка эффективно способствует заживлению кожи первичным натяжением.

читать

Исключение из правил

Открыт механизм, благодаря которому травмированная кожа у стариков заживает лучше, чем у молодых животных и людей.

читать

Кожа без биореактора

Кожу из стволовых клеток можно получить не в лаборатории, а прямо на поверхности открытых ран.

читать

Неожиданные помощники

При повреждении кожи глиальные клетки нервной ткани перестраиваются, мигрируют в зону повреждения и поддерживают процессы регенерации.

читать