Инкапсулированные стволовые клетки усовершенствуют клеточную терапию

За последние годы стали активно разрабатываться методы терапии заболеваний сердца с помощью стволовых клеток. По всему миру тысячи пациентов, страдающих сердечной патологией, были вовлечены в различные клинические испытания для оценки эффективности метода. Однако полученные на настоящий момент результаты свидетельствуют о том, что подобное лечение оказывает лишь незначительный или непостоянный терапевтический эффект. Одной из основных причин низкой эффективности терапии стволовыми клетками пациентов с заболеваниями сердца является миграция введенных стволовых клеток или их гибель сразу после введения.

Кардиологи из Университета Эмори (Emory University, США) нашли способ повысить эффективность клеточной терапии пациентов с сердечной патологией. Результаты их исследований показали, что после помещения клеток в капсулу из альгината, представляющего собой гелеобразную массу, клетки остаются в области введения, где начинают высвобождать факторы, способствующие регенерации поврежденной ткани.

Ученые вводили инкапсулированные мезенхимальные стволовые клетки (МСК) в сердце крысы с моделью инфаркта миокарда. Через 1 месяц после лечения у животных экспериментальной группы, по сравнению с животными, которым вводили стволовые клетки традиционным способом, в большей степени восстановилась сердечная функция, размер рубца был меньше, и наблюдался более выраженный рост кровеносных сосудов. Это указывает на то, что выживаемость клеток, помещенных в капсулу, была значительно лучше.

По словам доктора В. Роберта Тейлора (W. Robert Taylor), профессора медицины, директора кардиологического отделения из Медицинской Школы при Университете Эмори (Emory University School of Medicine, США), разработанный подход позволяет задержать клетки в области введения и повысить их выживание. По его мнению, предложенную стратегию можно использовать в различных методах регенеративной терапии, направленной на лечение пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями.

По словам Тейлора, клетки, вводимые в сердце после инфаркта миокарда, попадают в неблагоприятные условия, где наблюдается воспалительная реакция, а также действует сила механического сжатия, оказывающая давление на ткани. При клеточной терапии пациента после инфаркта миокарда более 90% клеток покидает область введения в течение первого часа. По его мнению, основным способом увеличения эффективности этого метода лечения является повышение ретенции (сохранения) клеток в области введения.

Помещение МСК в альгинат позволяет сохранить их в области введения и предохраняет клетки от неблагоприятного воздействия окружающей среды. Клетки ощущают состояние среды, окружающей гелеобразную капсулу, в которой они находятся, и в ответ на это синтезируют и высвобождают ростовые факторы и другие белки. В то же время капсула препятствует проникновению внутрь нее крупных белков, в частности, антител, нарушающих процесс регенерации.

Альгинат – материал, использованный для помещения стволовых клеток в капсулу, уже давно применяется в медицине и в кулинарии: его не только используют находчивые повара, но из него готовят раневые повязки, он входит в состав некоторых стоматологических материалов, предназначенных для получения слепков с зубов. Доктор Коллин Вебер (Collin Weber), специалист в области сахарного диабета при Университете Эмори, поместил инсулин-синтезирующие клетки поджелудочной железы в альгинат. Разработанные им островки клеток поджелудочной железы, помещенные в альгинат, уже проходят клинические испытания в качестве метода лечения пациентов с сахарным диабетом.

Несмотря на то, что клетки помещены в гель, они способны стать частью сердечной ткани и заместить погибшие клетки. Но ученые считают, что у пациентов с сердечной патологией МСК окажут терапевтический эффект за счет других своих свойств. По мнению специалистов, основные преимущества применения МСК будут ассоциированы с выделяемыми ими гормонами и ростовыми факторами, которые способствуют регенерации кровеносных сосудов. МСК можно получить у пациентов взрослого возраста, например, из их костного мозга или жировой ткани. Эти клетки способны превратиться в костную, жировую и хрящевую ткань, но не в другие типы тканей.

Через месяц после моделирования инфаркта миокарда фракция выброса (величина, характеризующая изменение объема крови в сердце при его сокращении) у крыс снизилась с 72% до 34%. После введения в организм животных МСК, которые были помещены в капсулу, фракция выброса составила 56%, что указывает на значимое улучшение сердечной функции. При введении клеток традиционным способом фракция выброса увеличилась только до 39%, что не свидетельствует о выраженном улучшении работы сердца.

Считается, что один из основных эффектов применения стволовых клеток – стимуляция роста кровеносных сосудов. Плотность кровеносных сосудов в сердце мышей, в организм которых вводили стволовые клетки, помещенные в капсулы, была в несколько раз выше, чем у мышей контрольной группы.

Деградация капсулы, образованной гидрогелем, происходит за десять дней. В течение этого времени клетки сохраняются в сердечной ткани. По словам Тейлора, задачей его последующих исследований станет определение времени деградации различных материалов и регулирование скорости растворения капсулы.

По словам Тейлора, главной целью ученых является применение аутологичных (собственных) клеток пациента в клинической практике. Источником получения МСК может быть костный мозг пациента. Клетки необходимо будет в течение нескольких дней культивировать вне организма человека, чтобы получить их в достаточном количестве для оказания терапевтического эффекта в организме человека.

Результаты исследования были опубликованы в Journal of the American Heart Association.

По материалам Emory Health Sciences

Оригинальная статья:
R. D. Levit, N. Landazuri, E. A. Phelps, M. E. Brown, A. J. Garcia, M. E. Davis, G. Joseph, R. Long, S. A. Safley, J. D. Suever, A. N. Lyle, C. J. Weber, W. R. Taylor. Cellular Encapsulation Enhances Cardiac Repair. Journal of the American Heart Association, 2013; 2 (5): e000367 DOI: 10.1161/%u200BJAHA.113.000367