Согласно новому исследованию, инъекция регуляторных Т-клеток или Tregs, которые контролируют иммунные реакции организма, непосредственно в поврежденные кости, мышцы и кожу значительно ускоряет заживление. Теперь открыта дверь для разработки универсального метода на основе клеток для улучшения заживления после травмы.
Несколько месяцев назад мы сообщали об исследовании Кембриджского университета в Великобритании, которое перевернуло традиционное представление о регуляторных Т-клетках или Tregs, обнаружив, что эти активные контроллеры иммунного ответа организма имеют потенциал для использования в качестве армии целителей «почти от всего».
Теперь исследователи из Центра исследований иммунологии (IFReC) в Университете Осаки, Япония, и Университета Монаша в Мельбурне, Австралия, изучили этот потенциал в рамках нового исследования — и обнаружили, что это правда.
«Мы начали изучать введение Tregs в целях регенеративной медицины, поскольку они могут напрямую влиять на другие типы иммунных клеток, называемые моноцитами и макрофагами», — сказал Микаэль Мартино, доцент в Монаше, который также занимал должность по совместительству в Университете Осаки и является автором-корреспондентом исследования. «Кроме того, Tregs могут секретировать сигнальные молекулы, которые поддерживают заживление тканей. Несмотря на их большой потенциал, лишь немногие исследования изучали использование Tregs для таких целей».
Моноциты — это белые кровяные клетки, которые отвечают за борьбу с определенными инфекциями и помогают другим белым кровяным клеткам удалять мертвые или поврежденные клетки. Макрофаги, другой тип белых кровяных клеток иммунной системы, поглощают и переваривают (фагоцитируют) патогены, такие как микробы, раковые клетки, клеточный дебрис и чужеродные вещества.
Для заживления и восстановления тканей после травмы важна способность организма переходить из провоспалительного в противовоспалительное состояние. Существует множество научных данных о том, что может произойти, когда воспалительная реакция не выключена и становится хронической. Понятно, что методы регенеративной медицины стремятся извлечь выгоду из основных участников иммунной системы в этом про- и противовоспалительном процессе. Вот где вступают в дело Tregs.
Регенерация костей черепа после инъекции гидрогеля с Tregs (справа) и без них (слева). Красная пунктирная линия указывает на размер исходного дефектаNayer et al.
В настоящем исследовании ученые локально вводили гидрогель фибрина, содержащий Tregs, в поврежденную ткань мышей, чтобы увидеть, в какой степени он способствовал заживлению тканей в костях, мышцах и коже. В частности, они выбрали три модели острой травмы: серьезные дефекты черепа, потеря скелетных мышц, приводящая к нарушению функции, и раны на всю толщину кожи. Фибрин — это белок, который естественным образом участвует в заживлении ран; это конечный продукт пути свертывания крови в организме, а также может выступать в качестве среды для регенеративных клеток, таких как Tregs.
«По сравнению с мышами, которым вводили фибриновый гидрогель без Tregs, у мышей, которым вводили Tregs, наблюдался увеличенный объем костной ткани и покрытие поврежденных участков черепа, большее количество мышечной ткани и больший размер мышечных волокон, а также более быстрое заживление ран на коже», — сказал Сидзуо Акира, профессор IFReC и старший автор исследования.
Изучая механику заживления, стимулируемого Treg, исследователи заметили, что клетки приняли фенотип, специфичный для травмы (фенотип — это наблюдаемая черта), после введения в поврежденную область. Tregs показали повышенный уровень экспрессии генов, связанных с модуляцией иммунной системы и заживлением тканей. Дальнейшие эксперименты показали, что Tregs заставили моноциты и макрофаги в поврежденной ткани перейти в противовоспалительное состояние, в частности, путем секреции сигнальных молекул, таких как интерлейкин-10 (IL-10).
«Интересно, что мы наблюдали, что когда ген, кодирующий IL-10, выключается из Tregs, их про-лечебные эффекты теряются», — сказал Мартино. «Это открытие указывает на ключевую роль IL-10 в том, как эти Tregs поддерживают восстановление и регенерацию тканей».
Результаты исследования демонстрируют большой потенциал для использования Tregs в качестве клеточной регенеративной медицинской терапии после повреждения тканей. Хотя в этом исследовании изучалось действие Tregs, вводимых сразу после травмы, будущие исследования определят временные рамки, в течение которых Tregs необходимо вводить в поврежденную ткань, чтобы эффективно способствовать заживлению.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
