Внеклеточные везикулы естественным образом присутствуют во многих типах клеток, которые используют сферы, содержащие груз, для связи с другими клетками. Они составляют примерно одну сотую диаметра клетки и могут переносить все, от жиров и белков до нуклеиновых кислот.
Исследователи говорят, что когда клетка высвобождает внеклеточную везикулу, другие клетки поблизости поглощают крошечный пакетик и его содержимое, что делает его привлекательной мишенью для упаковывания лекарств от больных клеток, состояние которых ухудшается или преждевременно стареет.
Чтобы упаковать потенциальное лечение во внеклеточную везикулу, ученые обычно используют клетку, называемую мезенхимальными стволовыми клетками, которая находится среди жировых клеток или клеток костного мозга и дает начало другим жировым и костным клеткам. Ученые генетически модифицируют стволовые клетки для образования пузырьков с помощью связанной с лечением клеточной терапии – обычно это белок.
Но ученые Джона Хопкинса говорят, что мезенхимальные стволовые клетки – не лучший источник внеклеточных везикул.
Клетки не размножаются так часто, как ИПСК, и требуется больше клеток для производства большего количества внеклеточных везикул, необходимых для терапевтического использования. Кроме того, мезенхимальные клетки лучше всего растут в жидкости, называемой фетальной бычьей сывороткой, которая содержит потенциально опасные для лечения внеклеточные везикулы, которые трудно отличить и отделить от внеклеточных везикул, полученных из мезенхимальных клеток.
Напротив, жидкость, используемая для хранения и питания ИПСК человека в лаборатории, называемая Essential 8, не содержит внеклеточных везикул и животных белков, и ученые Джона Хопкинса обнаружили, что клетки могут производить везикул в 16 раз больше, чем мезенхимальные стволовые клетки.
«Мы хотели показать другим ученым, работающим над такими потенциальными методами лечения, что ИПСК человека могут эффективно продуцировать высокоочищенные внеклеточные везикулы, которые в один прекрасный день можно будет использовать для лечения заболеваний, связанных со старением», – говорит Линчжао Ченг, доктор философии.D., профессор медицины и онкологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса и член онкологического центра Джонса Хопкинса Киммела.
Ченг и его коллега Василики Мачаираки, Ph.D., доцент неврологии Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса, научный сотрудник Сенцюань Лю и другие коллеги сообщили о результатах своих экспериментов в Интернете.
27 в стволовых клетках.
Ученые скармливали внеклеточные везикулы, сделанные из человеческих ИПСК и мезенхимальных клеток, человеческим клеткам, которые были генетически сконструированы для моделирования болезни под названием прогерия, при которой клетки стареют намного быстрее, чем нормальные клетки.
Когда ученые вскрыли человеческие реципиентные клетки и проанализировали их белки, они обнаружили более чем двукратное увеличение количества нескольких антиоксидантных белков, называемых пероксиредоксинами, внутри клеток, питаемых внеклеточными везикулами, сделанными из ИПСК, которые предотвращали старение. связанное повреждение клеток. Антиоксиданты помогают предотвратить повреждение клеток, связанное со старением.
Ченг говорит, что однажды ИПСК могут быть лучше всего подходят для лечения заболеваний, связанных со старением клеток, таких как прогерия и БАС (или болезнь Лу Герига), но не других возрастных заболеваний, таких как рак, поскольку ИПСК естественным образом разработаны для стимулирования роста клеток. и регенерация, процесс, который может подпитывать рак.
Мачараки предупредил, что необходимо провести много исследований, прежде чем везикулы будут признаны эффективными и безопасными для лечения болезней человека. По ее словам, исследовательская группа в настоящее время планирует исследования на животных моделях, чтобы выяснить, как преодолеть потенциал иммунной системы отторжения, например, внеклеточных везикул.
Ученые из Джона Хопкинса подали заявку на патент, связанный с технологией, описанной в этом отчете.
Другие ученые, которые участвовали в исследовании, включают Хао Бай, Чжэн Дин, Цзясинь Ли и Кеннет В. Витвер от Джона Хопкинса.
Исследование финансируется Фондом исследования стволовых клеток Мэриленда и Национальными институтами здравоохранения (R56 AG-057430).