Исследования показывают, что экзосомы клеток пуповины обладают огромным потенциалом в области регенеративной медицины. В этом блоге мы расскажем о том, что такое экзосомы, где они встречаются и как их можно использовать для разработки новых методов лечения целого ряда заболеваний.
Экзосомы — это наноразмерные частицы, которые содержат ключевые биомолекулы (нуклетновые кислоты, белки и липиды) и перемещаются между клетками подобно мессенджерам, регулируя многочисленные биологические процессы, включая воспалительные реакции. Первоначально считалось, что экзосомы отвечают за выведение из клеток отходов, но в последние годы была доказана их ключевая функция в межклеточной коммуникации и переносе генетической информации между клетками. Экзосомы вырабатываются практически каждой клеткой организма, включая стволовые. Они могут быть выделены из мезенхимальных стволовых клеток (МСК) пуповинной крови, ткани пуповины и плаценты. Из-за низкой иммуногенности МСК (вероятности подвергнуться атаке иммунной системы при трансплантации), наряду с их неинвазивной процедурой сбора и простотой размножения in vitro, экзосомы МСК пуповины — первые кандидаты для потенциального терапевтического использования.
Что могут экзосомы?
- Заживление ран и регенерация нервов.
Исследование, проведенное в 2022 году, показало, что экзосомы МСК пуповины стимулируют регенерацию кожи и нервов. Миграция и пролиферация фибробластов кожи — клеток, которые играют ключевую роль в формировании соединительной ткани, усиливается. Кроме того, было обнаружено, что в присутствии экзосом растет секреция фибробластами факторов роста нервов. Протестированное in vivo на мышиной модели исследование показало, что раны в группе лечения, получавшей экзосомы, заживали быстрее, чем в контрольной группе. - Замедление прогрессирования остеоартрита (ОА).
Другое исследование, проведенное в 2022 году, продемонстрировало, что экзосомы, полученные из пуповины, потенциально могут быть использованы в качестве метода лечения ОА. На крысиной модели была проведена хирургическая процедура для воссоздания последствия ОА коленного сустава. Затем были проведены инъекции экзосом или физиологического раствора в контрольной группе. Через 8 недель оценили прогрессирование заболевания. Ученые обнаружили, что в коленях крыс, получавших инъекции экзосом, развитие ОА было остановлено и предотвращено серьезное повреждение коленного хряща. Одной из ключевых причин этого было то, что экзосомы способствовали миграции и пролиферации клеток хряща хондроцитов. Было также показано, что экзосомы помогают подавлять секрецию провоспалительных факторов, а также регулировать иммунные реакции, способствуя регенерации хрящевой ткани. - Повреждения и заболевания печени.
Исследование, проведенное в 2020 году, показало, что экзосомы, полученные из МСК пуповины, способны секретировать молекулу miR-455-3p, которая подавляет воспаление и ингибирует сигнальные пути для уменьшения повреждение печени. Другое исследование показало, что экзосомы МСК пуповины, обладают антиоксидантным действием. Окислительный стресс является фактором, способствующим прогрессированию повреждения печени, он возникает при нарушении баланса свободных радикалов (нестабильных молекул кислорода) и антиоксидантов. Окислительный стресс может привести к так называемому апоптозу — запрограммированной гибели клеток. Используя мышиную модель, ученые смогли установить, что инъекции экзосом МСК ингибировали апоптоз, обращая вспять последствия окислительного стресса. - Восстановление сердца после острого инфаркта миокарда.
Исследование, проведенное в 2018 году, показало, что экзосомы МСК пуповины способны стимулировать экспрессию белка Smad7, который помогает защитить миокард. Ученые полагают, что причиной может быть способность экзосом ингибировать апоптоз и стимулировать ангиогенез (образование новых кровеносных сосудов). - Омоложение «старых» стволовых клеток.
Особенно интересно исследование, проведенное в 2020 году. Выяснилось, что экзосомы, полученные из МСК пуповины, могут восстановить активность и функции собственных мезенхимальных стволовых клеток у пожилых пациентов. Сердечно-сосудистые заболевания в основном затрагивают пожилых пациентов, трансплантация собственных стволовых клеток остается доступным вариантом лечения. Однако из-за возраста и факторов риска сердечно-сосудистых заболеваний польза этих аутологичных стволовых клеток ограничена. Выяснилаось, что экзосомы МСК пуповины новорожденных обладают способностью замедлять старение МСК и восстанавливать их биологическую активность, например, способность дифференцироваться в хрящевые, костные и жировые клетки. По сути, это означает, что экзосомы пуповины новорожденного смогут помочь в восстановлении регенеративной способности МСК у пожилых пациентов.