Инженерные клетки могут открыть эру программируемой клеточной терапии

Исследователи из Brigham and Women's Hospital (BWH) создали клетки, способные решить одну из ключевых проблем клеточной терапии — контроль над клетками и их микроокружением после трансплантации. Работа опубликована в журнале Biomaterials 26 января.

Команда создала крошечные внутренние депо внутри мезенхимальных стволовых клеток взрослого человека (MSC), которые играют ключевую роль в генерации нескольких типов тканей. Эти депо могут медленно высвобождать различные агенты, влияя на поведение не только самих клеток-носителей, но и соседних, и даже удаленных клеток. Это было продемонстрировано на примере дифференцировки MSC в остеобласты — клетки, формирующие кость.

"Эта работа может позволить создавать программируемые клеточные терапии, где клетка или агент является терапевтическим", — говорит Джеффри Карп, руководитель работы и содиректор Центра регенеративной терапии (ReGen Rx) в BWH.

Проблемы клеточной терапии

Сегодня единственной широко применяемой клеточной терапией, спасшей десятки тысяч жизней, остается трансплантация костного мозга. Успех других методов ограничен из-за невозможности контролировать клетки и ответ организма после трансплантации.

"Мы можем демонстрировать изысканный контроль над клетками в чашке Петри... Но когда мы трансплантируем их в тело, их судьба и функция оказываются во власти биологического окружения", — поясняет Карп.

Существующие способы обойти проблему имеют ограничения: клетки на скаффолдах с высвобождающими агентами должны оставаться рядом с материалом, а генетическая модификация вирусами вызывает опасения по безопасности.

Решение, вдохновленное природой

Команда Карпа разработала биоразлагаемые частицы, примерно в 10 раз меньшие, чем MSC. Клетки успешно интернализировали эти частицы, не избавляясь от них сразу. Частицы были достаточно малы для поглощения, но достаточно велики, чтобы не быть быстро выведенными клеткой.

Агент (вначале краситель, затем фактор дифференцировки в остеобласты) высвобождался из депо через клеточную мембрану в течение нескольких дней. В результате в остеобласты дифференцировались не только MSC с депо, но и соседние, и даже удаленные MSC без депо.

"Мы показали, что можно контролировать судьбу клеток, несущих частицы, а также судьбу соседних и отдаленных клеток", — говорит Дебанжан Саркар, соавтор работы.

На данный момент технология продемонстрирована в лабораторных системах, имитирующих организм. Команда работает над переходом к испытаниям на животных. Исследователи подали заявку на патент.