Что такое экзосомы?
Экзосомы - это наноразмерные частицы, содержащие ключевые биомолекулы, такие как белки и липиды. Они перемещаются между клетками подобно мессенджерам, регулируя многочисленные биологические процессы, включая воспалительные реакции. Первоначально считалось, что экзосомы отвечают за выведение клеточных отходов, но в последние годы в многочисленных исследованиях была показана их важнейшая функция — осуществление межклеточной коммуникации.
Где находятся экзосомы?
Экзосомы вырабатываются практически каждой клеткой организма, включая стволовые. Они содержатся в мезенхимальных стволовых клетках (МСК) пуповинной крови и пупочного канатика новорожденных. Благодаря низкой иммуногенности (вероятности быть атакованными иммунной системой при трансплантации) , неинвазивной процедуре сбора и простоте размножения, экзосомы MСК (ЭМСК) пупочного канатика прекрасно подходят для исследований и терапевтического применения.
Применение экзосом МСК пупочного канатика.
Регенерация кожи и нервов.
Исследование, проведенное в 2022 году (https://doi.org/10.3389/fncel.2022.913009) показало, что экзосомы обладают способностью стимулировать регенерацию кожи и нервов. В условиях in vitro было установлено, ЭМСК способствует миграции и пролиферации фибробластов кожи – клеток, которые играют ключевую роль в формировании соединительной ткани. Кроме того, было обнаружено, что они стимулирует секрецию фибробластами факторов роста нервов, что позволяет предположить, что ЭМСК могут усиливать заживление ран, способствуя регенерации нервов. Тестирование на мышиной модели показало, что раны в группе лечения, получавшей ЭМСК, заживали быстрее, чем в группе контроля.
Терапия остеоартрита.
Исследование, проведенное в 2022 году (https://doi.org/10.21037/atm-22-3912), продемонстрировало, что ЭМСК потенциально могут быть использованы в качестве метода лечения остеоартрита (ОА). Используя крысиную модель остеоартрита коленного сустава, авторы вводили ЭМСК непосредственно в сустав. Через 8 недель было обнаружено, что в коленях крыс, получавших инъекции экзосом, прогрессирование ОА было остановлено и предотвращено серьезное повреждение коленного хряща. Одной из ключевых причин было то, что экзосомы способствовали миграции и пролиферации хондроцитов — клеток хрящевой ткани. Кроме этого ЭМСК подавляли секрецию провоспалительных факторов и регулировали иммунные реакции, способствуя регенерации хряща.
Заболевания печени.
Исследование, проведенное в 2020 году (https://doi.org/10.1186/s13287-020-1550-0), показало, что ЭМСК способны секретировать молекулу miR-455-3p, которая подавляет воспалительные иммунные реакции и ингибирует сигнальные пути для уменьшения повреждения печени. Другое исследование (https://doi.org/10.3390/ijms161125942) показало, ЭМСК обладают антиоксидантным действием. Окислительный стресс — фактор, способствующий прогрессированию повреждения печени, возникает при нарушении баланса свободных радикалов (нестабильных молекул кислорода) и антиоксидантов в печени. Окислительный стресс может привести к так называемому апоптозу — запрограммированной гибели клеток. На мышиной модели (https://doi.org/10.1155/2018/6079642) было установлено, что инъекции ЭМСК ингибировали апоптоз при повреждении печени, обращая вспять последствия окислительного стресса.
Повреждение миокарда.
Было проведено несколько исследований, показавших, что ЭМСК обладают способностью уменьшать повреждение сердечной ткани. Во-первых, было обнаружена стимуляция экспрессии белка Smad7, что может лежать в основе способности экзосом ингибировать апоптоз, стимулировать ангиогенез (образование новых кровеносных сосудов) и улучшать сердечную деятельность после острого инфаркта миокарда.
Особенно интригующее исследование было проведено в 2020 году (https://doi.org/10.1186/s13287-020-01782-9). Было показано, что ЭМСК пуповины восстанавливают активность и функции мезенхимальных стволовых клеток у пожилых пациентов. Трансплантация аутологичных (собственных) стволовых клеток при сердечно-сосудистых заболеваниях остается лучшим вариантом лечения. Однако из-за возраста и факторов риска эффективность этих стволовых клеток может быть ограничена. Выяснилось, что ЭМСК обладают способностью замедлять старение мезенхимальных стволовых клеток и восстанавливать их биологическую активность (например, способность дифференцироваться в хрящевые, костные и жировые клетки). По сути, это означает, что экзосомы пуповины могут помочь в восстановлении регенеративной способности мезенхимальных стволовых клеток.
Терапевтический потенциал экзосом в регенеративной медицине только начинает осознаваться медицинским сообществом. Экзосомы можно выделить из тканей новорожденных, которые обычно утилизируют, и хранить в криозамороженном состоянии неограниченно долгое время.
