Заряженный макрофаг

По протоколам клинических исследований заметно, как потихоньку, но очень уверенно, меняется природа лекарств, особенно тех, которые разрабатывают для лечения хронических заболеваний. Помимо, моноклональных антител с фармакологической активностью и различных их производных, растет класс препаратов клеточной терапии, в основе которой лежит генетическая модификация собственных клеток пациента ex vivo и введение измененных клеток обратно пациенту.

Пока что бОльшая часть таких препаратов – это аутологичные клеточные вакцины, но встречаются и другие разработки. Интересный способ лечения пациентов с Болезнью Паркинсона предложили в Center for Nanotechnology in Drug Delivery при университете Северной Каролиныгенетически модифицированные аутологичные макрофаги.

Болезнь Паркинсона (далее БП) – это самое частое нейродегенеративное заболевание, от которого страдает примерно 1% всех людей, достигших 60 лет. В основе БП лежит потеря (гибель, дегенерация) дофаминергических нейронов в структуре мозга substantia nigra pars compacta (SNpс) и появление телец Леви (это агломераты белка внутри нейронов).

Заболевание вызывает тремор мышц, их ригидность, гипокинезию (это снижение двигательной активности) и нарушение чувства баланса. Лечение направлено только на облегчение симптомов. Препаратов с доказанным нейропротекторным и нейрорегенеративным эффектом при БП пока что нет.

Разработчики из Северной Каролины хотят эту пустующую нишу заполнить своей клеточной разработкой. Руководителем исследования является наша бывшая соотечественница Елена Батракова, закончившая в 1983 году МГУ и там же защитившая кандидатскую диссертацию.

Batrakova

В Center for Nanotechnology in Drug Delivery она занимается разработкой методов клеточного транспорта ростовых факторов и антиоксидантов в структуры мозга через поврежденный гемато-энцефалический барьер с тем, чтобы уменьшить воспаление и защитить гибнущие нейроны.

Для этой цели они берут (пока у животных) макрофаги и при помощи лентивирусного вектора вводят им ген, кодирующий ростовой фактор, обычно вырабатываемый глиальными клетками.

GDNF macrophages

Этот фактор называется glial-derived neurotropic factor или GDNF.

Известно, что GDNF уменьшает воспаление и улучшает способность нейронов выживать в тяжелой ситуации, в частности способствует восстановлению утраченных нервными клетками аксонов.

GDNF effect

На этой фотографии показано, как добавление GDNF в культуру нейронов стимулирует рост аксонов нервных клеток – зеленые ниточки, расходящиеся от тел нейронов.

Почему выбрали макрофаги?

Эти клетки обладают хорошей способностью активно двигаться в сторону очага воспаления и протискиваться сквозь тканевые барьеры.

loaded macrophages

Генетически-модифицированные макрофаги вводили внутривенно мышам с моделью БП и через некоторое время изучали у них симптоматику заболевания, а также влияние макрофагов на регенерацию поврежденных нейронов.

engineered macrophages

Исследования показали, что применение «заряженных» GDNF макрофагов улучшало двигательную активность и равновесие у животных с моделью БП. На тканевом уровне была показана регенерация нейронов в SNpc с одновременным снижением воспаления, оцененного по морфологии микроглиальных клеток.

Treatment results

Верхний ряд картинки – это срез головного мозга экспериментальных животных. Слева – нелеченные животные с моделью БП, посередине – БП мыши, получившие «пустые» макрофаги (то есть без гена GDNF), а справа – БП мыши, получившие «заряженные» GDNF макрофаги.

Стрелкой показана регенерация нервных клеток SNpc, у животных в группе исследуемого лечения. Темная полоска – это покрашенные специальным маркером дофаминергические нейроны. На двух левых срезах они погибли, справа – живы.

В нижнем ряду интенсивность коричневого маркера показывает активированные микроглиальные клетки, которые, как вы можете помнить из поста «Вы чьих будете?» меняют свою форму, когда чувствуют повреждение и воспаление ткани. В группе «заряженных» макрофагов микроглиальные клетки выглядят значительно «спокойнее», а воспаление слабее.

Экзосомы

Я не сказал об еще одном интересном аспекте этого метода. Дело в том, что GDNF выделяется из макрофагов не «просто так», а в особых маленьких мембранных пузырьках, обеспечивающих стабильность молекулы GDNF во внеклеточном пространстве и прицельное движение в сторону нейронов.

Эти маленькие (150 нм в диаметре и меньше) пузырьки называют экзосомы. Они изображены на заглавной картинке.

Экзосомы обнаружили примерно 30 лет назад, и сначала ученые полагали, что при помощи этих пузырьков клетки избавляются от своего «мусора». Однако, за последние несколько лет стало понятно, что они выполняют роль «почтовой службы», передавая молекулы (белки, липиды, нуклеиновые кислоты) от одной клетки другой.

Сначала на них не обратили внимание, но в 1996 году выяснилось, что иммунные клетки посылают друг другу эти пузырьки, а их содержимое может влиять на регуляцию адаптивного иммунного ответа.

Кроме того, оказалось, что экзосомы способны распознать «адрес», по которому их «послали». Это происходит благодаря специфическому взаимодействию адгезиновых молекул на мембранах экзосом и их клеток-мишеней.

Тогда возникла идея использовать экзосомы для регуляции клеточной жизнедеятельности. В этом видео немного рассказывают про сами экзосомы и способ их выделения для экспериментов.

Макрофаги, модифицированные командой Елены Батраковой, выделяют GDNF, упакованный внутрь экзосом, которые связываются с поврежденными нейронами  и таким образом оказывают свое действие.

На этой фотографии экзосомы покрашены красным маркером –

GDNF

Что дальше?

Полученные на животных результаты позволили Елене Батраковой и ее коллегам обратиться к потенциальным инвесторам с предложениями о коммерческой разработке нового метода лечения пациентов с БП.

Пока они получили всего лишь один грант в 50,000 долларов от Биотехнологического Центра Северной Каролина для того, чтобы стандартизовать метод, разработать киты и так далее. Ну а дальше, если все будет хорошо, университет может за свои деньги попробовать запустить первое маленькое клиническое исследование.

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.