Autor : Anna Gumułka
2024-03-13 15:35
Zwłóknienia narządów być może w przyszłości będzie można leczyć, wykorzystując pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, czyli nanostruktury, wydzielane przez komórki różnych organizmów. Naukowcy Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ) w Krakowie odkryli ważną właściwość tych struktur, przeprowadzili też badania, które potwierdziły, że pęcherzyki potencjalnie można zastosować w terapii.
Jak czytamy w środowym komunikacie UJ, zwłóknienie, zwane inaczej fibrozą, to postępujący stan chorobowy wynikający z nadmiernej produkcji białek macierzy zewnątrzkomórkowej. Białka te odkładają się w tkankach, powodując ich usztywnianie, co prowadzi do upośledzenia funkcjonowania narządów. Zwłóknienia mogą występować m.in. w sercu, płucach, trzustce czy wątrobie. Szacuje się, że choroby zwłóknieniowe są odpowiedzialne za ok. 45 proc. wszystkich przypadków zgonów na świecie. Jak dotąd nie opracowano skutecznego lekarstwa na te schorzenia. Stosowane obecnie metody leczenia koncentrują się na eliminowaniu przyczyn indukujących przewlekłe stany zapalne, np. leczenie hipertrójglicerydemii, leczenie przewlekłego zapalenia wirusowego wątroby typu B lub C, wykorzystanie kortykosteroidów i leków hamujących układ odpornościowy, a nawet usunięcie fragmentu lub całości narządu objętego zwłóknieniem.
Naukowcy UJ opisali podłoże włóknienia wątroby
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (Extracellular Vesicles - EVs) to powstające w wyniku naturalnych procesów biologicznych nanostruktury wydzielane przez komórki. Zbudowane są z podwójnej błony lipidowej, a w ich wnętrzu znajduje się bogaty zestaw bioaktywnych substancji, które w różnorodny sposób oddziałują na inne komórki organizmu. Zespół pod kierunkiem dr Sylwii Bobis - Wozowicz z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego odkrył, że biomolekuły mikro RNA zawarte w pęcherzykach zewnątrzkomórkowych wykazują silne właściwości przeciwzwłóknieniowe.
Polski naukowiec „wschodzącą gwiazdą” europejskiej organizacji
- W eksperymentach in vitro oraz in vivo zaobserwowaliśmy, że po podaniu pęcherzyków zewnątrzkomórkowych następowała znacząca lub całkowita redukcja białek odpowiedzialnych za postępujące usztywnienie tkanek. W modelu zwłóknienia serca u zwierząt doświadczalnych wykryliśmy, że niektóre z badanych osobników już po dwóch tygodniach całkowicie cofnęły zwłóknienie w sercu, pomimo że w tym samym okresie były one stymulowane czynnikiem powodującym zwłóknienie - mówi dr Sylwia Bobis-Wozowicz.
W opinii krakowskich badaczy pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mogą być brane pod uwagę przez sektor farmaceutyczny jako podstawa do opracowania nowej terapii zwłóknień narządowych. Aby tak się stało, należy wykonać jeszcze wiele badań przedklinicznych, które są wymagane na każdej ścieżce opracowywania i wdrażania nowego leku. - Ze względu na wysokie koszty takich badań poszukujemy podmiotów z sektora firm farmaceutycznych i biotechnologicznych, zainteresowanych doskonaleniem tej technologii i docelowo wprowadzeniem jej na rynek. Nie wykluczamy przy tym przeprowadzenia dalszych prac badawczo-rozwojowych, w wyniku których podniesiony zostanie poziom gotowości technologicznej odkrycia. Zależy to jednak od dalszego finansowania i zaangażowania ewentualnych partnerów - mówi dr inż. Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektor Centrum Transferu Technologii CITTRU UJ.
Za przeciwzwłóknieniowe właściwości pęcherzyków zewnątrzkomórkowych odpowiadają za to konkretne cząsteczki mikroRNA. Zespół dr Sylwii Bobis-Wozowicz zidentyfikował je, a następnie potwierdził, że pełnią one funkcję inhibitora procesów zwłóknieniowych. - MikroRNA oddziałują na znajdujące się w komórkach cząsteczki mRNA, które są nośnikiem informacji genetycznej. mRNA zawierają precyzyjne instrukcje dotyczące produkcji konkretnych białek. Zidentyfikowane przez nas biomolekuły mikro RNA działają w sposób specyficzny, hamując produkcję tych białek, które bezpośrednio prowadzą do zwłóknień. Zatem podając odpowiednią ilość konkretnego mikro RNA w rejony tkanek, narządów czy komórek nadprodukujących białka zwłóknieniowe, możemy powstrzymać rozwój schorzenia - wyjaśnia dr Sylwia Bobis-Wozowicz.
Co ważne, odkryte zjawisko ma charakter uniwersalny - zidentyfikowane mikroRNA działa tak samo skutecznie w przypadku leczenia zwłóknień różnych narządów: serca, płuc, trzustki czy wątroby.
Nowy lek na przebarwienia skóry? Odkrycie badaczek z UJ
Aby móc prowadzić tego rodzaju terapię, konieczne jest wyizolowanie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych. Można je pozyskać z hodowli tzw. indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC).
- iPSC pozyskuje się w wyniku przeprogramowania dojrzałych komórek do stanu pluripotencji z zastosowaniem określonych procedur laboratoryjnych. Najpierw od pacjenta pobierane są komórki, na przykład z tkanki tłuszczowej lub krwi. Następnie przeprogramowuje się je do postaci komórek macierzystych iPSC, to znaczy takich, które mogą różnicować w kierunku różnego rodzaju tkanek. Uzyskane komórki hoduje się w specjalnych warunkach fizjologicznych, a następnie izoluje się z takich hodowli pęcherzyki. Zebrane pęcherzyki można podać dożylnie lub umieścić w hydrożelu hialuronowym, który jest neutralny dla organizmu. W ten sposób powstaje preparat, który można wstrzyknąć w miejsce zmienione chorobowo. Forma hydrożelu powoduje, że pęcherzyki będą z niego uwalniane stopniowo w odpowiednio wydłużonym okresie czasu. Dzięki temu zapewnimy większą skuteczność terapii i dłuższe oddziaływanie EVs na tkanki wykazujące tendencję do zwłóknień - wyjaśnia dr Sylwia Bobis-Wozowicz. Proces przygotowania preparatu leczniczego zajmuje około 2 miesięcy.
Literatura naukowa jednoznacznie wskazuje, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe nie są immunogenne - nie wywołują odpowiedzi immunologicznej w organizmie. Można więc założyć, że materiał leczniczy może pochodzić z hodowli komórkowych od różnych dawców. Dawcą niekoniecznie musi być ta sama osoba, która docelowo przyjmie lek. Istniałaby więc możliwość wdrożenia produkcji uniwersalnego leku w większej skali i stosowania terapii natychmiast po wydaniu zalecenia lekarza.
Jednocześnie naukowcy podkreślają, że uniwersalizmu terapii nie należy rozumieć tak, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe będą w stanie rozpuszczać już istniejące zwłóknienia czy złogi kolagenowe. Ich funkcja jest ściśle hamująca procesy zwłóknieniowe, jakie występują m.in. w przewlekłych stanach zapalnych narządów lub przy zaburzonych procesach produkcji białek zwłóknieniowych.
Zespół badaczy z UJ podkreśla, że jak dotąd nie zidentyfikował jakichkolwiek skutków ubocznych, jakie mogłyby się pojawić w wyniku podawania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych do organizmu. W badaniach in vivo wykorzystano m.in. myszy z osłabionym układem odpornościowym. Co ważne, również w ich przypadku nie zaobserwowano skutków ubocznych w trakcie podawania leku i po zakończonej terapii.
Foto: Uniwersytet Jagielloński
Polecamy także:
Krok bliżej do powołania konsultanta w dziedzinie psychoterapii?
//