O nouă abordare a producerii de celule care secretă şi administrează terapii în anumite părţi ale corpului face un pas important înainte către repararea, în viitor, a articulaţiilor şi a leziunilor apărute în urma infarctului miocardic (atac de cord), contracararea respingerii transplanturilor şi vindecarea afecţiunilor pulmonare netratabile în prezent.
Celulele, numite celule stromale mezenchimale, se pot diferenţia, precum celulele stem, pentru a deveni celule ale ţesutului conjunctiv din cartilaje, oase, grăsime şi multe organe. Ele pot fi, de asemenea, făcute să secrete medicamente ARN mesager produse în mod natural de celule pentru a induce repararea şi apoi să livreze această încărcătură în zonele necesare folosind un mecanism de perfecţionare similar celulelor imunitare.
Deşi astfel de terapii celulare promit să revoluţioneze tratamentul pentru multe afecţiuni, cercetarea se confruntă cu blocaje tehnologice.
Oamenii de ştiinţă nu înţeleg pe deplin proprietăţile celulare necesare pentru a trata în siguranţă şi în mod eficient o afecţiune, iar dezvoltarea unei metode pentru creşterea fiabilă a numărului de celule în timpul fabricării a rămast o provocare.
Acum, un studiu publicat în revista Journal of Translational Medicine descrie un sistem proiectat şi testat la Cornell şi la Institutul Politehnic Massachusetts (MIT) care abordează aceste provocări.
„Nu am ştiut cum să creştem numărul de celule fără a schimba în mod neintenţionat atributele acestora şi, a trebuit, în primul rând, să înţelegem care ar trebui să fie aceste atribute”, a declarat într-un comunicat Cornell, Krystyn Van Vliet, vicepreşedinte pentru cercetare şi inovare şi profesor de ştiinţa materialelor la Şcoala Meinig de Inginerie Biomedicală din cadrul facultăţii de inginerie de la Cornell şi autorul principal al lucrării.
„Ambele probleme sunt legate; trebuie să măsurăm ce este important şi apoi să menţinem aceste măsurători în timp ce încercăm să creştem celulele până la o doză bună”, a precizat ea.
Cercetătorii au proiectat o platformă „micropurtător-microbioreactor” care le-a permis să controleze multe variabile - caracteristici de semnalizare celulară, pH, temperatură, gaze - şi să creeze un mediu constant de înaltă calitate pentru celule.
Primele rezultate sugerează că această abordare poate pregăti aceste celule să producă mai multe proteine terapeutice pentru tratarea afecţiunilor.
„Credem că această abordare de tip micropurtător-microbioreactor face o treabă mult mai bună decât standardul de aur convenţional, menţinând un control foarte strict şi condiţii de reglare în timpul procesului de fabricaţie”, a explicat Brandon Krupczak, doctorand în laboratorul lui Van Vliet.
În cadrul studiului, cercetătorii au dezvoltat un micropurtător - o structură de susţinere construită dintr-o gelatină dizolvabilă care permite celulelor stromale mezenchimale să se ancoreze şi să crească. Acestea au fost plasate într-un microbioreactor fabricat de companie, care conţine recipiente de cultură de mărimea mililitrilor, pe care cercetătorii au trebuit să le modifice în acest scop. Întregul aparat de creştere a celulelor este de mărimea unui smartphone.
Studiul în sine este o dovadă de principiu pentru crearea de celule stromale mezenchimale care ar putea trata sindromul de detresă respiratorie acută (SDRA), o tulburare care duce la o inflamaţie galopantă la nivelul plămânilor şi care este principala cauză a decesului din cauza Covid-19.
Folosind platforma nou-dezvoltată, echipa a cultivat celule stromale de la trei donatori diferiţi şi a repetat experimentul de trei ori pentru celule de la acelaşi donator. Ei au colectat mai multe măsurători pentru a se asigura că datele erau legitime şi repetabile de la un donator la altul, şi şi-au comparat rezultatele cu tehnica utilizată în prezent, care foloseşte pentru creşterea celulelor recipiente termoplastice din polistiren pentru cultivarea de ţesuturi în medii de cultură, care au servit drept control experimental.
Pentru context, atunci când expresia genică a celulelor în condiţii experimentale este de trei până la cinci ori mai mare decât cea a controlului, rezultatele sunt în general considerate un succes, au explicat cercetătorii.
„În unele cazuri pentru această lucrare, am avut rezultate care au fost de până la 400 de ori mai mari în condiţii de experiment în comparaţie cu controalele, ceea ce ar indica faptul că există de 400 de ori mai multe particule terapeutice în condiţiile noastre experimentale decât în controalele clasice”, a spus el.
Făcând ca mediul să fie mai prietenos prin procesul platformei create şi măsurând variabilele, cercetătorii au constatat că metoda a oferit un control de înaltă calitate şi a determinat celulele să înceapă să producă mai multe proteine corelate cu tratarea sindromului de detresă respiratorie acută. Urmează testarea efectelor acestora la şoarece sau la om.
Studiul deschide calea pentru utilizarea noului proces de fabricaţie pentru a avansa producţia de terapie celulară în vederea aplicării acesteia în clinică, au afirmat autorii.
Foto: Configurarea şi protocolul platformei micropurtător-microbioreactor. Credit: Journal of Translational Medicine (2024).
