Naturalne nanonośniki w walce z niewydolnością oddechową

Badacze pod kierunkiem prof. Natalii Higuita-Castro pokazali, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (ang. Extracellular vesicles – EVs) wydzielane przez komórki skóry mogą posłużyć jako terapeutyczne nanonośniki. Podobne pęcherzyki krążą w ludzkiej krwi i płynach biologicznych i przenoszą informacje pomiędzy komórkami organizmu.

Kropla płynu zawierającego zmodyfikowane pęcherzyki dostarczona do płuc przez nos mogłaby leczyć zespół ostrej niewydolności oddechowej (ang. acute respiratory distress syndrome, ARDS). Zespół ten charakteryzuje się wysoką śmiertelnością – między 25 a 40 proc. – i jest najcięższą formą niewydolności płuc. Może być wywołany m.in. ciężką infekcją czy urazem.

„Te zewnątrzkomórkowe pęcherzyki mogłyby stać się terapią ARDS, która daje układowi odpornościowemu pacjenta szansę na walkę z chorobą – mówi prof. Natalia Higuita-Castro. - Problem w ARDS polega na tym, że równowaga w organizmie jest przesunięta w stronę stanu zapalnego. Przez wprowadzenie czynników przeciwzapalnych, można przesunąć tę równowagę w taki sposób, żeby umożliwić układowi odpornościowemu poradzenie sobie z podstawową przyczyną choroby".

Aby stworzyć terapeutyczne pęcherzyki, naukowcy poddają wyizolowane ze skóry komórki – fibroblasty – krótkotrwałemu działaniu prądu elektrycznego. Dzięki temu w ich błonie komórkowej na krótką chwilę otwierają się pory, przez które badacze wprowadzają przygotowane wcześniej DNA. Ten materiał genetyczny każe komórce wytwarzać białka o przeciwzapalnych właściwościach. Po pewnym czasie fibroblasty skórne zaczynają uwalniać pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, w których upakowane są przeciwzapalne białka oraz materiał genetyczny, na podstawie którego komórki płuc wytworzą kolejną ich porcję. Aby pęcherzyki trafiały do płuc i tam pozostawały, mają one na swojej powierzchni specjalne cząsteczki, który przy okazji wspomagają działanie przeciwzapalne substancji zawartych w środku pęcherzyka.

„Użycie komórek skóry pobranych od dorosłych zwierząt jest dla nas bardzo ważne, ponieważ chcieliśmy pokazać możliwość przeniesienia tej terapii do kliniki, gdzie moglibyśmy mieć uniwersalne komórki-dawców od dorosłych pacjentów” – dodaje Higuita-Castro. „Fibroblasty skórne są łatwo dostępne, można je hodować, są już używane w praktyce klinicznej do przeszczepów i gojenia ran, nie wywołują odpowiedzi immunologicznej w przeciwieństwie do innych typów komórek” – wyjaśnia.

Po podaniu myszom pojedynczej kropli płynu zawierających pęcherzyki badacze zauważyli, że oprócz znacznego zmniejszenia stanu zapalnego w płucach zmniejszał się też stopień ich uszkodzenia. Co więcej, komórki płuc, które przyjęły terapeutyczne pęcherzyki, same zaczęły wydzielać dodatkowe korzystne substancje, np. takie o właściwościach przeciwutleniających.

Wynalezienie skutecznego i bezpiecznego leczenia zespołu ostrej niewydolności oddechowej to ważny cel dla nowoczesnej medycyny. Chociaż tak poważne przypadki niewydolności oddechowej były w przeszłości dość rzadkie, pandemia COVID-19 spowodowała drastyczny wzrost ich liczby, a stosowane leczenie oparte na respiratorach oraz lekach steroidowych powoduje wiele skutków ubocznych.

„Te zewnątrzkomórkowe pęcherzyki są naturalnymi nanonośnikami i sądzimy, że są wspaniałe; natura jest dla nas najlepszym możliwym przykładem – miała miliony lat, żeby zoptymalizować ten system” – dodaje naukowczyni.(PAP)

Dominika Cieślak

doc/ agt/