Zbadanie możliwości cząsteczek uwalnianych przez komórki macierzyste w zakresie leczenia kości
Szukając sposobu obejścia długiej procedury hodowania mezenchymalnych komórek macierzystych, twórcy projektu PARAGEN zbadali potencjał czynników parakrynowych, czyli cząsteczek wydzielanych przez te komórki. „Przypuszczamy, że mogą one być odpowiedzialne za korzyści terapeutyczne wynikające z przeszczepu mezenchymalnych komórek macierzystych”, wyjaśnia Pierre Layrolle, koordynator projektu i główny badacz z Narodowego Instytutu Zdrowia i Medycznych Badań Naukowych we Francji.
Komórki macierzyste wydzielają substancje mogące leczyć kości
Zespół projektu PARAGEN skupił się na przetestowaniu cząsteczek – cytokin – oraz zawartych w organizmach wydzielin uwalnianych przez mezenchymalne komórki macierzyste, zwanych pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi. Badacze pracowali też nad optymalizacją metod używanych do gromadzenia takich czynników parakrynowych. Meadhbh Brennan, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”, opowiada: „Odkryliśmy, że czynniki wydzielane przez mezenchymalne komórki macierzyste mają działanie immunomodulacyjne i leczą tkanki, w szczególności poprzez wspieranie przeciwzapalnych fenotypów komórek układu odpornościowego oraz wzmacnianie różnicowania (przekształcania się) mezenchymalne komórek macierzystych w komórki budujące kości”. Dodatkowo wydzielane substancje ułatwiały angiogenezę – tworzenie się naczyń krwionośnych – in vitro oraz in vivo. Odkrycia te wskazują na leczniczy potencjał sekretomu mezenchymalnych komórek macierzystych, jako że zwalczenie stanu zapalnego, rozwój naczyń krwionośnych oraz różnicowanie się osteoblastów są kluczowe dla odbudowy kości. Dodatkowo, gdy badacze hodowali mezenchymalne komórki macierzyste na rusztowaniach kości z fosforanu wapnia, mających różne struktury powierzchniowe, zaobserwowali, że ich topografia wpływa na wydzielanie cytokin przez te komórki, co z kolei wpływa na działanie takich rusztowań na osteoklasty wchłaniające kości. Ma to znaczenie dla dostosowywania środowiska hodowli mezenchymalnych komórek macierzystych w celu pozyskiwania ich sekretomu na potrzeby pożądanych zastosowań z zakresu leczenia tkanek.
Pokonanie przeszkód na drodze do postępów badań naukowych
„Odróżnienie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych komórek macierzystych od pęcherzyków istniejących już w podłożu było dużym wyzwaniem”, stwierdza Brennan. Zespół musiał wykonać dodatkowe prace, aby ustalić optymalną hodowlę i technikę izolacji, co pozwoliło mu uzyskać czystą populację pęcherzyków zewnątrzkomórkowych ze specjalnie przygotowanego podłoża z mezenchymalnymi komórkami macierzystymi. „Taka optymalizacja była bardzo ważna dla skutecznego przypisania funkcji każdej porcji wydzielin uzyskanych z komórek macierzystych”. Dzięki projektowi PARAGEN lepiej rozumiemy elementy sekretomu mezenchymalnych komórek macierzystych oraz ich wpływ na regenerację tkanek. Jednakże wykorzystanie takiego sekretomu do leczenia kości wymagać będzie dalszych badań. W przyszłych badaniach przeanalizowane zostaną dodatkowe mikrośrodowiska posiewu, biomateriały wykorzystywane do podawania sekretomu mezenchymalnych komórek macierzystych, a także optymalizacja dawek. Brennan podsumowuje: „Wyniki te stanowią istotny krok naprzód, jeśli chodzi o pozyskanie gotowej terapii, która może wykorzystać zalety terapii mezenchymalnymi komórkami macierzystymi, unikając przy tym złożonych, wieloetapowych procedur związanych w implantacją tych komórek”.
Przejście do przyszłych badań z zakresu medycyny regeneracyjnej
Jeśli chodzi o wpływ stypendium „Maria Skłodowska-Curie” na karierę naukową Brennan, odniesione przez badaczkę korzyści były ogromne. „Zdobyłam nowe umiejętności, które będę mogła wykorzystać w ramach niedawno otrzymanej posady wykładowcy inżynierii biomedycznej i medycyny regeneracyjnej na Uniwersytecie Narodowym Irlandii w Galway oraz w ramach pracy w School of Medicine i School of Engineering. Umożliwi mi to rozwój kariery w sektorze akademickich badań naukowych”, stwierdza. Jej dalsze badania skoncentrują się na opisywaniu sekretomu mezenchymalnych komórek macierzystych. Brennan otrzymała też niedawno grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych na prowadzenie badań pionierskich w zakresie wykorzystania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w celach terapeutycznych. Badaczka stwierdza: „Dzięki swojemu stypendium nawiązałam ważne kontakty akademickie, które będę chciała wykorzystać w przyszłych badaniach naukowych. Chcę też zdobyć nowe umiejętności techniczne i doświadczenie w zakresie zarządzania grantami i bycia mentorem dla studentów studiów magisterskich i doktoranckich”.
Słowa kluczowe
PARAGEN, mezenchymalne komórki macierzyste, kość, sekretom, pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, komórki macierzyste, czynniki parakrynowe
