научный обзор
Внеклеточные везикулы.
Когда золотник дорог.
Часть 2: роль
в профилактике старения
Авторы: А.Ржешевский, О.Борисова
Вёрстка: Арина и Настя Егоровы
Внеклеточные везикулы в развитии заболеваний
ВВ и рак
Роль ВВ и их содержимого как потенциальных участников онкогенеза, метастазирования и резистентности к химиотерапии активно исследуется в области биологии рака.

Так, при раке яичников происходит взаимодействие между стромальной тканью и раковыми клетками, которые опосредованы ВВ, переносящими микроРНК, что может усиливать устойчивость к химиотерапии. ВВ также могут быть вовлечены в метастазирование, или укрывая молекулы, которые участвуют в эпителиально-мезенхимальном переходе, или подготавливая ткани-мишени для метастазирования.

Кроме того, исследования экзосом, происходящих из рака молочной железы, показывают, что они содержат необходимые для микроРНК-опосредованного глушения генов белки и могут трансформировать не злокачественные клетки.
Кроме того, ВВ и их груз изучены как часть диагностической или прогностической стратегии для различных видов рака: гепатобилиарной системы, молочной железы, легких, желудочно-кишечного тракта, кожи (меланома), предстательной железы и носоглотки. Усилия ученых были сосредоточены на обнаружении биомаркеров во ВВ в нескольких биологических жидкостях, относящихся к каждому раку: белки в циркулирующей крови для колоректального рака, микроРНК мочи для рака простаты, белки для рака мочевого пузыря и профили микроРНК в спинномозговой жидкости для рака мозга (J.E.Freedman, 2018).

В свете этой информации ВВ исследуют как часть нового способа лечения рака. Конкретные усилия включают использование ВВ для опосредования противоопухолевого иммунитета и для использования в качестве векторов для доставки малых молекул (рис.1).
Рисунок 1.
ВВ как потенциальное диагностическое и терапевтическое средство при лечении онкологических заболеваний.
ВВ, воспаление и сердечно-сосудистые заболевания
Как известно, количество ВВ увеличивается в ответ на острое и хроническое воспаление, связанное с такими распространенными заболеваниями, как: инсульт, инфаркт миокарда, сепсис, преэклампсия, атеросклероз, сахарный диабет и метаболический синдром. Хотя ВВ продуцируются многими типами клеток в ответ на воспаление, считается, что эндотелиальные клетки сосудов — одни из основных типов клеток, выделяющих ВВ в кровоток. Количество эндотелиальных EV, циркулирующих в кровотоке, коррелирует с тяжестью заболевания.

Действие ВВ при сердечно-сосудистых и метаболических заболеваниях указывает на существование перекрестных связей между различными типами клеток в сердце, которые опосредованы именно ВВ.
Так, ангиотензин II вызывает высвобождение ВВ из фибробластов сердца, которые могут усиливать гипертрофию сердца посредством изменения экспрессии генов в кардиомиоцитах. Кроме этого, микроРНК 155, которая переносится ВВ из макрофагов, снижает пролиферацию фибробластов и увеличивает воспаление.

По мнению исследователей, межклеточное везикулярное взаимодействие разных типов клеток может влиять на структуру сердца. Как показали исследования, циркулирующие ВВ, полученные от пациентов с дилатационной кардиомиопатией, могут переносить патологический молекулярный фенотип в кардиомиоциты в культуре, способствуя развитию патологии (B.L.Stauffer, 2017).

Количество циркулирующих ВВ увеличивается при определенных формах сердечно-сосудистых заболеваний, например, при сердечной недостаточности. Также известно, что количество циркулирующих ВВ связано с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний и с долгосрочным прогнозом сердечной деятельности.
Исследования белка циркулирующих ВВ с участием реципиентов сердечных трансплантатов показали, что присутствие нескольких белков (некоторые из которых участвуют в иммунологических путях) может идентифицировать пациентов с острым отторжением аллотрансплантата.
В исследовании «случай-контроль» с участием пациентов с сердечной недостаточностью и без нее после инфаркта миокарда увеличивалось содержание в ВВ ряда микроРНК, которые являются прогностическими для сердечной недостаточности и ремоделирования левого желудочка.
Исследование экспрессии белка во внеклеточных везикулах также выявило несколько белков, которые связаны с острым коронарным синдромом (рецептор иммуноглобулина, цистатин С и др.) (Timmers L., 2013).
ВВ и метаболические нарушения
Подобно сердечно-сосудистым заболеваниям, метаболические заболевания (например, ожирение) также характеризуются повышенным количеством циркулирующих ВВ. Исследования на мышиной модели показали, что ВВ из жировой ткани могут модулировать экспрессию печеночных генов способом, который зависит от некодирующих РНК.
Это предполагает потенциальную патогенную роль ВВ, действующих на «больших» расстояниях между органами при метаболических заболеваниях.

Предполагается, что ВВ могут опосредовать важные связи между диабетом, ожирением и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Так, сдвиги в грузе микроРНК во ВВ у пациентов с диабетом (например, уменьшение количества микроРНК 126 и 26a в ВВ из эндотелиальных клеток) могут быть связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями, которые потенциально связывают эти две патологии (Jansen F., 2016).
Лечение, направленное против дисгликемии, может влиять на циркулирующие ВВ. В исследовании с участием пациентов, перенесших бариатрическую хирургию, послеоперационный сдвиг инсулинорезистентности сопровождался изменениями микроРНК во ВВ, которые участвуют в передаче сигналов инсулина. По мнению исследователей, внеклеточные везикулы могут служить функциональными биомаркерами сердечно-сосудистых и кардиометаболических заболеваний.
ВВ и неврологические заболевания
Активно изучают потенциальную роль ВВ в нейродегенерации, черепно-мозговых травмах и при инсульте. В моделях черепно-мозговой травмы повышенное количество микроРНК 124 во внеклеточных везикулах из микроглии было связано с уменьшением воспаления и улучшенным восстановлением после повреждения. При инсульте микроРНК 133b из ВВ стромальных клеток может способствовать улучшению состояния больного. Перенос фенотипов между больными и здоровыми тканями посредством ВВ, как это происходит у пациентов с раком и сердечно-сосудистыми заболеваниями, также характерен для нейродегенеративных патологий.
Исследования показали немаловажную роль груза, переносимого ВВ, при различных формах нейродегенерации. Так, фосфорилированный тау-белок, который связан с ВВ в спинномозговой жидкости, обнаруживается уже на ранних стадиях болезни Альцгеймера (БА). Секреция таких ВВ, содержащих тау-белок, может быть важна при развитии БА. Ряд характерных белков в ВВ может указывать на высокий риск БА за несколько лет до постановки клинического диагноза (M.S.Fiandaca, 2015).

РНК-секвенирование и анализ полимеразной цепной реакции ВВ из сыворотки позволили обнаружить 16 микроРНК, регуляция которых изменяется при БА. Кроме того, специфическое содержание микроРНК в ВВ из спинномозговой жидкости может отличаться при различных нейрокогнитивных заболеваниях (например, при болезни Паркинсона и Альцгеймера), что может пригодится в диагностике.
ВВ также могут помочь в профилактике нейродегенерации: разрабатываются ВВ, содержащие небольшие интерферирующие РНК, которые изменяют экспрессию фермента, участвующего в образовании отложений бета-амилоида.
ВВ и инфекционные заболевания
Вирусы могут использовать клеточные механизмы ВВ для различных целей, включая повышение инфекционности и уход от иммунной системы. Так, ВВ, полученные из инфицированных гепатитом С in vitro клеток гепатомы, содержат генетическую информацию и белки, которые способствуют инфекции при отсутствии активного взаимодействия между вирусами и клетками-мишенями. Также, внеклеточная ВВ-опосредованная инфекция может ускорить опосредованный антителами иммунный клиренс.
Инфекционный потенциал ВВ распространяется на прионную болезнь. При этом ВВ, несущие прионный белок, который был превращен в его патогенный нерастворимый конформер (PrPSc), способствуют распространению заболевания (Fevrier B., 2004).

Также ВВ и их действие связаны с вирусом иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1): при антиретровирусной терапии у больных с ВИЧ-1 наблюдается снижение количества микроРНК 155 (провоспалительной некодирующей РНК) и микроРНК 223 во ВВ.
Внеклеточные везикулы в качестве биомаркеров
Свойства ВВ, возможность выделить их практически из любой биологической жидкости организма и отражающие свойства продуцирующих их клеток сформировали новое направление лабораторной диагностики, связанное с выделением и анализом ВВ — «жидкая биопсия». Сегодня основное направление применения «жидкой биопсии» – неинвазивная диагностика опухолей.

Опухолевые клетки продуцируют экзосомы, несущие патологические РНК и белки, которые можно использовать для диагностики заболевания уже на ранних стадиях. Также возможно использовать анализ уровня экспрессии экзосомального маркера CD63, который резко повышен у опухолевых экзосом (Yoshioka Y, 2013). Опухолевые микроРНК и мРНК, выделенные из экзосом, могут успешно использоваться для ранней диагностики рака молочной железы, простаты, мочевого пузыря, колоректального рака и др. (Dwyer RM, 2016).
Помимо диагностики новообразований, белки и РНК ВВ могут выступать маркерами сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе инфаркта миокарда и атеросклероза. При сердечно-сосудистых патологиях повышается уровень ВВ эндотелиальных клеток (Е-EV).

E-EV представляют относительно небольшую популяцию циркулирующих EV у здоровых людей, и повышение их уровней в плазме может отражать важную клиническую информацию для пациентов. Так, большое количество E-EV, которые экспрессируют CD31, но не CD41 (тромбоцитарный маркер), могут быть диагностическим биомаркером смертности от сердечно-сосудистых заболеваний, и такой потенциал не наблюдался у ВВ из других типов клеток (M. Sasahara, 2016).
При легочной гипертонии количество циркулирующих E-EV, экспрессирующих CD62E (E-селектин), можно использовать для прогнозирования годичного исхода. В случае острого ишемического инсульта уровни E-EV были связаны с объемом поражения и клиническим исходом.
При высоком риске ишемической болезни сердца базальный уровень E-EV, которые экспрессировали CD144 (VE-кадгерин), мог предсказать результат независимо от показателя Фреймингема, полученного на основе уровней C-реактивного белка (CRP) и натрийуретического мозгового пептида.
По мнению исследователей, все имеющиеся данные показывают, что E-EV могут быть использованы в качестве биомаркера для прогнозирования клинической стадии у пациентов с высоким риском сердечно-сосудистых осложнений (M. Sasahara, 2016).
Есть сведения о возможности использования диагностического потенциала ВВ при нейродегенеративных заболеваниях. Специфические кольцевые некодирующие РНК и микроРНК, переносимые в ВВ, участвуют в развитии целого ряда патологических состояний НС и, как следствие, являются устойчивыми биомаркерами для дифференциальной диагностики. Так, обнаружение в ВВ альфа-синуклеина может свидетельствовать о развитии болезни Паркинсона, а бета-амилоида — БА, которую можно также диагностировать и по наличию патологических экзосомальных микроРНК (V. Van Giau, 2016).

С помощью анализа микроРНК в ВВ возможно диагностировать различные патологии печени: опухоли печени, вирусные поражения, неалкогольную жировую болезнь.

Также ВВ показали себя как надежные биомаркеры при диагностике заболеваний почек. Рассматривают их применение при диагностики метаболического синдрома. По состоянию ВВ из адипоцитов можно судить о патологии жировой ткани.
Большой потенциал, по мнению исследователей, имеет анализ содержания ВВ при диагностике патологий беременности: конкретные плацентарные микроРНК несут информацию о нормальном или осложненном протекании беременности, а также о состоянии плаценты (В. Баклаушев, 2017).

Потенциально возможно использовать ВВ при разработке новых диагностических подходов инфекционных заболеваниях, потому как ВВ являются альтернативными путями распространения инфекции и носителями вирусных и бактериальных РНК и белков.

Используются ВВ и в диагностике паразитических заболеваний. Обнаружение специфических микроРНК в ВВ, секретируемых зараженными клетками, позволяет обнаруживать ряд паразитических инфекций.

Также анализ ВВ помогает диагностировать нарушения иммунитета различного генеза: от иммуносупрессии до системных аутоиммунных заболеваний (Cortes R., 2015).
Внеклеточные везикулы как терапевтическое средство
Самое сложное в терапии заболеваний — не разработать ту или иную молекулу, а доставить ее непосредственно к месту применения. У клетки есть существенный арсенал «защиты» от непроверенных посылок: избирательная проницаемость мембран, отсутствие специальных транспортеров, лимитирующих трансфер молекул, наличие ферментов и иммунного ответа, которые уничтожат нашу посылку еще до стадии попадания в клетку.

При этом, когда что-то и попадает в клетку, оно быстро отправляется в ЭПС и затем на утилизацию в лизосому, часто не успев выполнить свою терапевтическую миссию. Именно поэтому огромное количество потенциальных лекарств работают invitro, но показывают совершенную несостоятельность invivo, не доживая даже до клинических испытаний.
Для решения этой проблемы было разработано значительное количество агентов доставки соединений: липосомы, мицеллы, жидкие кристаллы, нанокапсулы, наносферы и др., обладающие теми или иными побочными эффектами, связанными с их использованием (Stefania Raimondo, 2019).

ВВ — природное средство коммуникации между клетками, при этом часто нацеленное на определенные клетки и ткани с гарантированной «доставкой» внутрь. Такая прицельная доставка очень бы помогла снизить «off-target». Ведь в лечении патологических состояний, таких как системное воспаление, онкология, да и в целом старение, необходимо длительное использование тех или иных препаратов, что может приводить к их накоплению (в тех органах, куда мы их не пытались доставить) и токсичному воздействию.

Если «упаковка» посылки клетке знакома и клетка радостно ее принимает, нельзя ли нам использовать природную упаковку, поместив туда свой груз?
ВВ активно изучаются в качестве средства таргетной доставки липидов, белков и РНК в клетку. Имея часто очень малые размеры, они могут диффундировать через ткань и даже проникать через ГЭБ (гематоэнцефалический барьер).

При этом «маркировка» с адресом на ВВ очень сложная, ученые до сих пор до конца не понимают, что заставляет ту или иную ВВ идти таргетно в какой-либо тип клеток. После введения ВВ первично накапливаются в селезенке, печени, почках и ЖКТ, но распределение зависит также от способа введения, от того, из какой клетки была получена ВВ, а также от ее размеров.

Вопросов в «везикулярной терапии» для исследований все еще очень много: какие клетки выбрать в качестве источника ВВ, как отследить пути ВВ внутри клетки и, самое важное — как обеспечить таргетинг, — «внедрение» в нужную клетку (понять, куда пойдет везикула, изучив ее поверхностные структуры, либо создать инженерную ВВ, адрес для которой укажем мы сами)?
Типы везикул, используемых в терапии
Для терапевтического воздействия могут использоваться:

Немодифицированные «природные» ВВ — используются как активное соединение.

Такие ВВ являются подчас более безопасной альтернативой клеточной терапии. Терапевтические эффекты стволовых клеток много в чем обусловлены именно их паракринными воздействиями.Используя немодифицированные ВВ, мы преобразуем природные биологические сигналы в терапевтические. Основное применение — регенеративная медицина и модуляция иммунного ответа.
Модифицированные ВВ — используются как агент доставки. Мы загружаем в ВВ груз, терапевтический агент, для нее нехарактерный, часто синтетический.

Таргетная доставка терапевтических агентов, искусственно помещенных в везикулы, может существенно повысить эффективность лечения и снизить побочные эффекты.

«Засовывают» лекарство в везикулы различными способами: инкубация с лекарством, соникация, электропорация, экструзия, химическая конъюгация. Для получения ВВ могут быть использованы различные типы клеток.

Пока наиболее изучены с целью терапевтического воздействия ВВ, полученные от МСК, дендритных клеток, макрофагов, ретикулоцитов, эритроцитов.
Также используют различные типы введения ВВ:
1
Внутривенное — использовали на моделях онкологии груди, печени, при повреждениях сердца.
2
Внутрибрюшинное — использовали на модели бронхолегочной дисплазии, для увеличения биодоступности куркумина (позволяет достичь ВВ органа, далекого от места введения).
3
Интраназальное — используется при повреждениях мозга для преодоления ГЭБ. В 2011 было использовано для доставки куркумина в мозг.
4
Орально — используется редко, в основном для растительных ВВ (из молока, семян и др.).
Направления терапевтического применения ВВ
1. Противораковая терапия
Онкотерапия — одно из первых направлений терапевтического применения ВВ. Терапия тут развивается одновременно по нескольким смежным направлениям:
1
Ингибирование образования экзосомонкоклетками: образованные онкоклетками экзосомы могут подавлять иммунный ответ и функцию киллеров, способствуя росту опухоли.
2
Ингибирование высвобождения экзосом онкоклетками, удаление экзосом из церкуляторной системы: также препятствует метастазированию и росту опухоли.
3
Экзосомы для иммунотерапии рака: полученные из опухоли экзосомы несут антигены и используются в качестве источника специфического стимула для иммунного ответа против опухолей.

Напротив, экзосомы дендритных клеток имеют структуру, необходимую для индукции очень сильного антигенспецифического иммунного ответа. Предыдущие исследования показали, что экзосомы, происходящие как из опухолевых, так и из дендритных клеток, могут индуцировать противоопухолевый иммунитет на экспериментальных моделях на животных и в клинических испытаниях на людях при колоректальном, метастатическом кожном и немелкоклеточном раке легких (Mohammed H.Rashed, 2017).
4
Экзосомы для таргетной доставки терапевтических агентов в онко-клетки.
Важно отметить, что расширяются технологии применения РНК, особенно малых РНК. МикроРНК могут влиять на экспрессию генов, что очень важно в терапии онкологических и наследственных заболеваний. И РНК могут обеспечить клетки недостающий белок, при этом не прибегая к необходимости редактирования генома.

Однако доставка РНК имеет ряд трудностей — это крупная полярная молекула, которая не пройдет через мембрану и будет «разрезана» внеклеточными РНК-азами еще до того, как она до нее доплывет. Другое дело, если ее поместить в ВВ.

Для доставки в онко-клетки разрабатываются инженерные везикулы. Например, ВВ с IL3 может таргетно доставить Иматиниб (анти-лейкемическое лекарство) и siRNA (малой интерферирующей РНК) к лейкемическим бластам, оверэкспрессирующим IL3-R.
Limoni et al. создали инженерные ВВ для доставки siRNA при положительном HER2 раке молочной железы. В 2018 году на мышиной модели онкологии поджелудочной железы была изучена система доставки anti-KRASG12D siRNA, которую помещали в везикулы путем электропорации (Mendt, 2018).

Изучаются и другие методы модификации мембраны ВВ для их таргетной доставки в тот или иной тип онко-клеток (Stefania Raimondo, 2019).

Эритроциты все больше используются как клетка-источник инженерных ВВ. Так как у эритроцитов нет ядра, исключается возможность горизонтального переноса наследственной информации (в виде ДНК или РНК), что снижает риск онкогенности. Изучается использование таких ВВ против лейкемии, онкологии груди (electroporated with antisense oligonucleotides directed to miR-125b-2, or Cas9 mRNA and gRNA targeting the miR125b-2 human locus).
2. Вакцинация и инфекционные заболевания
ВВ выделяются некоторыми микроорганизмами при инфицировании, доставляя факторы вирулентности и вызывая иммунный ответ.

Так как ВВ не могут реплицироваться, они являются хорошими кандидатами для разработки вакцин с минимальными побочными действиями (Agnes T. Reiner, 2017).
3. Регенеративная терапия
Регенеративная история ВВ началась с мезенхимальных стволовых клеток и регенерации миокарда. Считалось, что кардиопротективные свойства МСК обусловлены их способностью дифференцироваться в кардиомиоциты. Однако затем выяснилось, что «целебный эффект» МСК обусловлен их паракринным воздействием на окружающие ткани, в том числе при помощи ВВ.

С этого времени началось изучение возможного применения ВВ в регенеративной медицине сердца, печени и других органов.
Какими преимуществами обладают ВВ по сравнению с клеточной терапией?
1
Имеют пониженную иммуногенность (на их поверхности меньше трансмембранных белков).
2
Не реплицируются самостоятельно после введения, что снижает риск туморогенности, но не исключает его.
3

Омоложение
Идеи, что в «молодой крови» есть что-то, чего нет в «старой», и достичь омоложения можно, перелив себе молодую кровь, будоражат умы геронтологов не одно десятилетие. Эксперименты с парабиозом, несмотря на свою противоречивость, показывали возможность некоторых положительных изменений для старой особи. Но природа циркулирующих медиаторов этого эффекта долгое время оставалось неясной.
Все клетки могут отправлять сигналы в виде ВВ. Но больше всего ВВ выделяют, воздействуя на другие ткани, стволовые клетки и сенесцентные. Сенесцентных клеток с возрастом становится больше, а пул стволовых клеток истощается.

При этом снижается не только количество стволовых клеток. Характер посылаемых ими сигналов также меняется. МикроРНК, которые находятся в ВВ, выделяемых старыми стволовыми клетками совсем не те, что в молодых.

Эти микроРНК регулируют процессы клеточного старения, влияют на длину теломер и на циркадные ритмы (MujibUllah, 2019).

Если ВВ регулирует многочисленные процессы старения организма, как мы можем их использовать для процесса омоложения? И правда ВВ в последнее время привлекают огромное внимание в контексте старения и возраст-зависимых заболеваний (Prattichizzo, 2019).
4
Имеют больший «срок годности»: ВВ могут транспортироваться и храниться в течение достаточно продолжительного периода времени.
На мышиных моделях ВВ, полученные из МСК, использовали примерно для тех же целей, что и сами МСК: для лечения острого повреждения почек, при ишемии-реперфузии сердца, фиброза печени, повреждений печени, острого повреждения легких и т.д. При этом эффект был сопоставим с использованием МСК.

Однако, МСК с возрастом также утрачивают свой регенеративный потенциал.
Самым большим терапевтическим и регенеративным потенциалом обладают эмбриональные стволовые клетки, использование которых существенно ограничено ввиду этических и иных моментов. Но нам не обязательно нужны сами эмбриональные клетки. ВВ, выделяемые ими в культуре, могут использоваться для in vitro «омоложения» тех же МСК, которые потом мы можем использовать в регенеративной терапии (Zhang, 2019).
3.1 ССЗ: атеросклероз, инфаркт миокарда
ССЗ (сердечно-сосудистые заболевания) до сих пор являются ведущей причиной смертности. Изучается потенциал применения ВВ для диагностики, прогноза и терапии ССЗ.

ВВ играют существенную роль в сигнальном каскаде сердечно-сосудистых катастроф — ВВ, выделяемые при инфаркте миокарда, доставляют сообщение в костный мозг, стимулируя иммунный ответ против поврежденной ткани (Cheng, 2019), участвуют в электрохимии и становлении аритмии.
В аспекте терапевтического воздействия на миокард лучше всего изучены ВВ стволовых клеток. ВВ являются главным фактором регенеративного воздействия МСК на миокард, а их терапевтическое воздействие ВВ на ткань миокарда показана на мышиной и свиной моделях (Malliaras K, 2014; Ibrahim, 2014). ВВ из МСК воздействуют за счет снижения оксидативного стресса, способствуют выживанию клеток, усиливают ангиогенез, модулируют иммунный ответ (SuetYenChong, 2019).

Помимо МСК изучаются ВВ клеток, полученных из кардиосфер (культивируемых стволовых клеток сердца) и iPSC, которые также обладают мощным кардиопротективным эффектом, но их применение пока ограничено ввиду риска онкологии.
Также разрабатываются способы таргетной доставки препаратов при помощи ВВ. Определены типы микроРНК, miR-143/145, которые могут проникать в воспаленные клетки эндотелия, предотвращая развитие атеросклеротической бляшки. По крайней мере, это было показано на АроЕ -/- мышах (Hergenreider, 2012).

Доставка определенных типов микроРНК также изучается для терапии инфаркта миокарда. Для «навигации» таких везикул с грузом к тканям сердца к поверхностному белку везикулы «цепляют» особый пептид, cardiactargetingpeptide (CTP), специфично нацеленный на сердечную ткань.
Рисунок 2.
ВВ – ключевое звено тераностики на примере ССЗ. ВВ используется для диагностики ССЗ, для терапии и как средство таргетной доставки лекарств.
3.2. Артрит, остеоартрит
Повреждение хряща является главным фактором развития остеоартрита. МСК человека эффективны для восстановления хрящевой ткани, а их влияние, похоже, также связано с воздействием ВВ. По крайней мере, ВВ, полученные из МСК, использовались в доклинике на мышиной модели повреждения суставов.

Терапия способствовала остеохондральной регненерации. В течение 12 недель эксперимента наблюдалось ремоделирование гиалинового хряща и регенерация субхрящевой костной ткани (Zhang, S., 2016).
В терапии артрита и других аутоиммунных заболеваний использовались также донорские дендритные клетки (DC). Они обладают низкой иммуногенностью. Было показано, что они имеют противовоспалительное и иммуносупрессивное действие и могут обращать артрит на мышиной модели коллаген-индуцированного заболевания. Статин-индуцированные незрелые DC имеют иммуносупрессивное действие и могут потенциально использоваться для лечения аутоиммунных заболеваний, что также было показано на мышиных моделях (StefaniaRaimondo, 2019).
3.3.Нейродегенеративные заболевания
Большой потенциал ВВ имеют в терапии нейродегенеративных заболеваний.

Группа Alvarez–Erviti создала инженерные дендритные клетки, которые секретировали ВВ с нейрон-специфичным пептидом RVG (RabiesVirusGlycoprotein) на поверхности, благодаря чему они таргетно нацелены на нейроны. Такие клетки можно загрузить малой интерферирующей РНК против бета-секретазы или альфа-синуклеина. На трансгенных мышах было показано, что системное введение везикул из таких клеток приводит к их накоплению в районах мозга, пораженных болезнью Паркинсона, и, более того, снижало уровень альфа-синуклеина (StefaniaRaimondo, 2019).
Также изучается возможное использование макрофагов. ВВ из макрофагов могут оказывать терапевтическое действие даже сами по себе, без «загрузки» лекарством (что использовалось в модели аксональной дегенерации).

Также в них загружали каталазу (либо трансфецировали макрофаги плазмидой с геном каталазы, тогда она в них загружалась сама). Такие плазмиды вводили путем интраназальной инъекции, ВВ проходили через ГЭБ, попадали в нейроны, астроциты и клетки эндотелия сосудов. Такая терапия приводила к регрессии симптоматики Паркинсона на мышиной модели.
Также на модели Паркинсона изучали терапевтический потенциал ВВ, «загруженных» нейропротекторным фактором (glial-derivedneurotrophicfactor (GDNF)).

Также для функционального восстановления мозга после различных травм при их системном введении могут использоваться ВВ из МСК. Недавно было показано, что экзосомы МСК из пуповинной крови при интраназальном введении снижают нейровоспаление при перинатальном повреждении тканей мозга (Thomi G, 2019).
3.4 Терапия повреждений дыхательной системы
Острый респираторный дистреесс-синдром (ОРДС, респираторный дистресс-синдром взрослых (РДСВ)) — угрожающее жизни воспалительное поражение лёгких, не имеющее специфического лечения. На моделях повреждения легких был показан хороший эффект ВВ МСК, в которые клетки помещают от микроРНК до целых митохондрий.

Предполагаемый механизм — комплексный, включает снижение воспаления и повышение барьерной функции клеточного эпителия (Abraham, 2019).
ВВ молодых доноров
Было выдвинуто предположение, что гипоталамус контролирует процессы старения частично за счет ВВ, выделяемых его стволовыми клетками. В опыте на линии прогерийных мышей были попытки колоть ВВ из стволовых клеток гипоталамуса в третий желудочек гипоталамуса, что приостанавливало развитие признаков старения (Zhang, 2017).

ВВ, выделенные из плазмы молодых мышей и вводимые старым мышам, продлевали медианную продолжительность жизни последних на 10-15%.
Более того, авторы отмечают, что мыши, получавшие терапию, были более здоровы и активны. Авторы связывали этот положительный эффект с высокой концентрацией никотинамидфосфорибозилтрансферазы (eNAMPT), т.е., по сути, с метаболизмом NAD+ (YoshidaM, 2019).

Другие исследователи связывают влияние «молодых» ВВ с уровнем воспаления и омоложением Т-клеточного иммунитета. Они изучали ВВ плазмы молодых мышей на естественным образом состаренных мышах и обнаружили, что у них замедляется инволюция тимуса (Wang, 2018).
Рисунок 3.
Использование ВВ с целью омоложения на мышиной модели. Использование ВВ молодых доноров увеличивало продолжительность жизни и уровень физической активности пожилых прогерийных крыс по сравнению с контролем.
Омоложение кожи
При старении кожи происходит не только ее истончение и формирование морщин, но также снижаются ее барьерные функции, уровень гидратации, нарастают воспалительные процессы, снижается способность к заживлению ран.

Было показано, что различные популяции ВВ, полученных от стволовых клеток, могут контролировать воспаление, стимулировать миграцию и пролиферацию клеток,
способствовать заживлению ран, усиливать ангиогенез и даже влиять на внешние признаки старения кожи (FonsecaFerreira, 2018).

Так, воздействие на «старые» фибробласты везикулами, полученными от iPSC или МСК пуповинной крови приводило к усилению в них экспрессии коллагена и эластина с одновременным снижением экспрессии матриксных металлопротеиназ (ММР).
Более того, за счет своего малого размера, ВВ, потенциально, могут проникать в клетки кожи при трансдермальном применении (Yoon-JinKim, 2017). Ограничения связаны, прежде всего, с необходимостью получить большое количество ВВ для терапевтического эффекта и потенциальным онкориском за счет переноса микроРНК.
ВВ из растительных клеток
Мы много обсуждаем ВВ, полученные из тех или иных клеток нашего организма различными хитрыми и сложными способами. А ведь мы каждый день едим везикулы. С молоком и овощами в организм поступает значительное их количество. Они тоже привлекают внимание ученых для терапевтического применения, потому что:
1) нетоксичны,
2) их можно получать в достаточно крупных масштабах.
Везикулы были выделены из винограда, грейпфрута, имбиря, брокколи. Многие из них сами по себе обладали выраженным противовоспалительным действием на ЖКТ. Возможность загрузить в такие «съедобные» везикулы вещества природного или синтетического происхождения кажется достаточно заманчивой.

По крайней мере метатрексат в ВВ из грейпфрута оказывал более сильный терапевтический эффект на мышей с острым колитом, чем сам по себе (Zhang HG, 2014). Загружали в ВВ грейпфрута и более сложные вещи, в частности, предшественник микроРНК miR-17 для редукции роста опухоли мозга у мышей (Zhang HG, 2016).
comments powered by HyperComments