На полученном с помощью микроскопа изображении видны экзосомы (зеленого цвета),
окружающие ганглионарные клетки (оранжевого и желтого цветов).
Экзосомы представляют собой крошечные мембранные пузырьки, формирующиеся внутри клеток и впоследствии выходящие за их пределы. На протяжении длительного времени было принято считать, что экзосомы являются компонентом экскреторной системы клетки, однако недавно ученые установили, что эти пузырьки наполнены белками, жирами и РНК, регулирующими активность генов. Эксперименты показали, что экзосомы одной клетки могут поглощаться другой клеткой путем слияния с мембраной клетки-мишени, что запускает в ней синтез новых белков. Экзосомы также облегчают межклеточные взаимодействия и играют роль сигнальных элементов, что свидетельствует об их потенциальном терапевтическом потенциале.
В рамках своего исследования доктор Бен Мид (Ben Mead) изучил влияние высвобождаемых стволовыми клетками экзосом на ганглионарные клетки сетчатки, формирующие зрительный нерв, обеспечивающий передачу визуальных сигналов от глаза в головной мозг. Гибель этих клеток при глаукоме и других оптических нейропатиях приводит к утрате зрения.
Стволовые клетки привлекают внимание ученых, пытающих заместить или восстановить поврежденные ткани, из-за их способности дифференцироваться в любые типы клеток организма. Однако с практической точки зрения использование выделенных из стволовых клеток экзосом обладает целым рядом преимуществ перед трансплантацией самих стволовых клеток. По словам Мида, экзосомы можно очистить, поместить на хранение и использовать в строго дозированных количествах, что невозможно при работе со стволовыми клетками.
Еще одним важным преимуществом экзосом является отсутствие риска, ассоциированного с трансплантацией живых стволовых клеток в ткани глаза, что потенциально может вызывать развитие осложнений, таких как иммунное отторжение и нежелательный рост клеток.
Авторы изучили влияние экзосом, выделенных из стволовых клеток костного мозга, на ганглионарные клетки сетчатки крысиной модели глаукомы.
В начале эксперимента животным повреждали оптический нерв одного глаза, после вводили в стекловидное тело поврежденного глаза экзосомы в дозе 3Х109. Инъекции повторяли спустя 7 и 14 дней. До введения экзосомы метили флуоресцентными метками, что позволило оценивать доставку их содержимого внутрь ганглионарных клеток сетчатки. На 21-й день эксперимента крыс умерщвляли, после чего анализировали состояние их сетчатки.
Согласно полученным данным, введение экзосом обеспечивало сохранение около 70% ганглионарных клеток сетчатки, тогда как в группе контроля, не получавшей терапевтических инъекций, погибало до 90% этих клеток. Помимо этого, по данным электроретинографии, оценивающей электрическую активность клеток сетчатки, введение экзосом обеспечивала сохранение функциональности ганглионарных клеток.
Авторы установили, что защитное влияние экзосом опосредовано молекулами микроРНК, изменяющими или подавляющими экспрессию генов. По словам доктора Томарева, для получения более подробной информации о содержимом экзосом необходимо проведение дальнейших исследований. Необходимо установить, какая именно микроРНК из более чем 2 000 известных молекул доставляется в ганглионарные клетки и на какие белки или сигнальные пути они воздействуют внутри клеток. Помимо этого исследователи планируют заняться создания экзосом, специфичных для определенных типов нейронов и других клеток или групп клеток.
Помимо этого они отмечают необходимость идентификации оптимального подхода к применению экзосом, в том числе возможностей их комбинирования с другими терапевтическими подходами, а также их частоты введения.
Статья Mead B. and Tomarev S. Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomes Promote Survival of Retinal Ganglion Cells Through miRNA-Dependent Mechanismsопубликована в журнале Stem Cells Translational Medicine.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» по материалам National Eye Institute:
Stem cell secretions may protect against glaucoma.
