В серии лабораторных исследований на животных исследователи Института сердца обнаружили, что экзосомы, крошечные заключенные в мембраны «пузыри», участвующие в межклеточной коммуникации, передают сообщения, которые снижают гибель клеток, способствуют росту новых клеток сердечной мышцы и стимулируют развитие здоровых кровеносных сосудов.
«Экзосомы были впервые описаны в середине 1980-х годов, но мы только сейчас начинаем осознавать их потенциал в качестве терапевтических агентов. Мы обнаружили, что экзосомы и содержащиеся в них грузы являются важными медиаторами регенерации сердца на основе стволовых клеток, и мы полагаем, что это может привести к еще более совершенной терапии с использованием «активного ингредиента» вместо стволовых клеток целиком », — сказал Эдуардо Марбан. , Доктор медицинских наук, директор Института сердца Сидарс-Синай и пионер в разработке экспериментальных методов лечения стволовыми клетками сердца.
«Концепция экзосомальной терапии интересна, потому что она потенциально может сместить нашу стратегию с трансплантации живых клеток на использование неживого агента», — добавил он. "Стволовые клетки необходимо бережно хранить, чтобы они оставались живыми и функционирующими до момента трансплантации, а трансплантация клеток сопряжена с некоторыми рисками.
Напротив, экзосомальная терапия может быть более безопасной и простой и основываться на продукте с более длительным сроком хранения."
В лабораторных экспериментах исследователи выделили экзосомы из специализированных сердечных стволовых клеток человека и обнаружили, что одни только экзосомы оказывают такое же положительное влияние, как стволовые клетки. Экзосомы также давали те же преимущества после сердечного приступа у мышей, уменьшая размер шрамов, увеличивая здоровую сердечную ткань и снижая уровень химических веществ, которые приводят к воспалению. Даже когда экзосомы вводили мышам после того, как шрамы от сердечного приступа были хорошо известны и традиционно рассматривались как «необратимые», они принесли множество структурных и функциональных преимуществ.
Экзосомы транспортируют небольшие фрагменты генетического материала, называемые микроРНК, которые позволяют клеткам общаться с соседними клетками, чтобы изменить их поведение. Исследователи определили одну такую микроРНК — ту, которой особенно много в экзосомах сердечных стволовых клеток — как ответственную за некоторые из преимуществ. Вероятно, они считают, что эта и другие микроРНК в экзосомах работают вместе, вызывая регенеративные эффекты.
«Экзосомы, по-видимому, содержат сигнальную информацию, необходимую для регенерации здоровой сердечной ткани, они естественным образом способны проникать в клетки, и у них есть покрытие, которое защищает их полезные нагрузки от деградации, когда они перемещаются от клетки к клетке», — сказал Марбан, старший автор книги. статья в отчете о стволовых клетках от 6 мая 2014 г. «Введение экзосом, полученных из специализированных сердечных стволовых клеток, может быть привлекательной альтернативой трансплантации живых клеток."
Марбан и его клинические и исследовательские группы в 2009 году выполнили первую процедуру, в которой ткань сердца пациента с сердечным приступом была использована для выращивания специализированных стволовых клеток, которые были введены обратно в сердце. В 2012 году они сообщили о результатах клинического исследования, которое обнаружило значительное уменьшение размера шрамов, вызванных сердечным приступом, у пациентов, перенесших экспериментальную процедуру стволовых клеток, по сравнению с другими пациентами, которые этого не сделали.
Они также опубликовали результаты исследования на животных, показывающие, что эффект терапии стволовыми клетками после сердечного приступа является косвенным — сами стволовые клетки не выживают долго после помещения в сердце, но они вызывают стойкие эффекты, стимулируя быстрый рост выживших. сердечная ткань и привлечение стволовых клеток уже в сердце, которые превращаются в функциональные сердечные клетки.
Новое исследование проливает свет на механизмы, лежащие в основе, включая экзосомы стволовых клеток и коммуникационный груз, который они несут для организации регенерации и восстановления повреждений от сердечного приступа.