Разработаны биоинженерные кровеносные сосуды, синтезирующие лекарственные вещества
Futurvector-RTD, Boris Sivko
Разработаны биоинженерные кровеносные сосуды, синтезирующие
лекарственные вещества
Пациенты, состояние которых зависит от препаратов на основе
рекомбинантных белков, вынуждены постоянно получать инъекции, часто по
несколько раз в неделю. Ученые из Детской больницы Бостона (Children's
Hospital Boston), США, продемонстрировали возможность выделения
лекарственных препаратов <<по требованию>> и непосредственно в кровоток
самими кровеносными сосудами, выращенными из генетически
модифицированных клеток. Доказательства состоятельности этой концепции
они предоставляют в статье в журнале Blood, ссылаясь на опыт лечения
анемии у мышей с помощью биоинженерных сосудов, секретирующих
эритропоэтин (ЭПО).
Потенциально эта технология может использоваться для доставки и других
белков, например, фактора VIII и фактора IX при гемофилии, альфа-
интерферона при гепатите С и бета-интерферона при рассеянном склерозе,
утверждает руководитель исследования кардиохирург Хуан Мелеро-Мартин
(Juan Melero-Martin), PhD.
В настоящее время препараты на основе рекомбинантных белков
производятся генно-инженерными клетками в специальных биореакторах, и
их производство в больших количествах требует очень значительных
финансовых затрат.
<<Почему бы нам не сменить парадигму и не сделать такой фабрикой ваши
собственные клетки?>>, - считает Мелеро-Мартин, доцент Гарвардской
медицинской школы (Harvard Medical School).
Для получения секретирующих препарат сосудов ученые выделили из
человеческой крови эндотелиальные колониеобразующие клетки, встроили в
них ген, кодирующий эритропоэтин, а затем ввели их под кожу мышам
вместе с мезенхимальными стволовыми клетками. Смесь из этих двух типов
клеток спонтанно образовала сети кровеносных сосудов, выстланные
генетически модифицированными эндотелиальными клетками. В пределах
недели биоинженерные сосуды образовали анастомозы с собственными
сосудами животных, выделяя ЭПО в кровоток.
Тесты показали, что препарат циркулировал по всему организму и
излечивал анемию у мышей, вызванную как облучением (такая анемия часто
наблюдается у онкологических больных), так и потерей почечной ткани (в
модели хронической почечной недостаточности). Мыши с сосудистыми
имплантатами имели значительно более высокий гематокрит (показатель
концентрации эритроцитов) и выздоравливали быстрее, чем контрольные.
Процесс эритропоэза (образования эритроцитов) усиливался и у здоровых
мышей.
Система имеет и встроенный контроль над включением/выключением:
внесенный в геном ЭПО-кодирующий ген связан с репрессорным белков,
предотвращающим его экспрессию до попадания в организм мыши
антибиотика доксициклина (добавляемого в питьевую воду). Доксициклин
инактивирует белок-репрессор, позволяя экспрессироваться гену
эритропоэтина. После нормализации гематокрита систему можно легко
отключить, переведя животным на обычную воду.
Сейчас доктор Мелеро-Мартин и его коллеги ищут пути доставки
доксициклина через кожу, чтобы избежать системного воздействия
антибиотика на организм. Существуют и другие способы осуществления
генетического контроля над включением/выключением, например,
синтетические системы или даже естественные регуляторные элементы,
используемые самим организмом - оценка уровня кислорода в крови и
стимуляция выработки ЭПО в ответ на его падение.
Традиционной проблемой для генной терапии является то, как заставить
пересаженные генетически модифицированные клетки прижиться и остаться
на месте. Имплантаты в виде кровеносных сосудов - идеальная
технологическая платформа для генно-терапевтических приложений, целью
которых является системная доставка лекарственных препаратов.
<<Кровеносные сосуды - один из тех немногих типов тканей, где мы имеем
хороший контроль над приживлением трансплантата>>, - объясняет доктор
Мелеро-Мартин. <<Эндотелиальные клетки легко выделить из крови, они
хорошо собираются в кровеносные сосуды и идеально подходят для
высвобождения соединений в кровоток, так как выстилают сосуды>>.
Ученые заинтересованы в использовании своей системы и на других
терапевтических белках, а также ищут пути, как заставить клетки
выделять лекарства по первому требованию в ответ на соответствующий
сигнал за счет заранее созданных запасов, как это делают, например,
бета-клетки поджелудочной железы, секретирующие инсулин.
Кроме того, в планах доктор Мелеро-Мартина создать кровеносные сосуды,
несущие генетические инструкции по выработке факторов, привлекающих
стволовые клетки или индуцирующих клеточную дифференцировку. Такие
сосуды могли бы с успехом использоваться в регенеративной медицине.