سلولهای حامل “کوله پشتی” ضایعات آسیب دیدگی مغزی 56 ٪

محققان با اتصال “کوله پشتی” ریزذرات به سلول های التهابی مهم به نام ماکروفاژها، اندازه ضایعه و التهاب ناشی از آسیب تروماتیک مغزی را به میزان قابل توجهی کاهش دادند. با همکاری با زیست شناسی ، نه در برابر آن ، این رویکرد جدید این پتانسیل را دارد که یک درمان مؤثر برای یک بیماری ناتوان کننده باشد.

در سراسر جهان، در سال 201927.16 میلیون مورد جدید آسیب مغزی تروماتیک (TBI) و 48.99 میلیون مورد از افراد مبتلا به TBI از قبل وجود داشت. در حالی که التهاب عصبی در ترویج بازسازی سلول و بافت بلافاصله پس از TBI مهم است، التهاب طولانی مدت می تواند منجر به آسیب ثانویه شود. فعال شدن ماکروفاژهای مقیم مغز – گلبول‌های سفید خونی که می‌توانند بین حالت‌های طرفدار و ضد التهابی جابجا شوند – و سایر سلول‌های ایمنی می‌تواند ضایعه را گسترش داده و احتمال عوارضی مانند افسردگی، نقص حسی حرکتی و حافظه و زوال عقل را افزایش دهد.

اکنون، محققان موسسه Wyss دانشگاه هاروارد ماکروفاژها را برای کمک به درمان TBI به کار گرفته اند. ماکروفاژهای مونتاژ شده مجهز به یک “کوله پشتی” ریز ذره پر از مولکول های ضد التهابی، التهاب موضعی مغز، اندازه ضایعه و خونریزی را در خوک های TBI کاهش دادند.

سمیر میتراگوتری، یکی از نویسندگان مربوطه این مطالعه، گفت: “سالانه میلیون ها نفر از TBI رنج می برند، اما در حال حاضر هیچ درمانی فراتر از مدیریت علائم وجود ندارد.” “ما از فناوری کوله پشتی سلولی خود استفاده کردیم – که قبلاً برای بهبود آن استفاده می کردیم پاسخ التهابی ماکروفاژها به تومورهای سرطانی – ارائه یک درمان ضد التهابی موضعی در مغز که به کاهش آبشار التهاب گریزان که باعث آسیب بافتی و مرگ در یک مدل مربوط به انسان می شود، کمک می کند.

از آنجایی که سلول‌های مغز به دلیل ضربه‌ای آسیب‌زا می‌میرند، ترکیبی از سیتوکین‌های پیش‌التهابی آزاد می‌کنند که سلول‌های ایمنی را برای ترمیم آسیب جذب می‌کنند. اما این سیتوکین ها همچنین می توانند سد خونی-مغزی را مختل کنند و باعث نشت خون به مغز شوند که منجر به تورم، اختلال در تحویل اکسیژن و افزایش التهاب می شود. این یک چرخه معیوب از خونریزی و آسیب است که منجر به مرگ سلولی بیشتر می شود.

بر اساس کار قبلی خود در مورد اتصال کوله پشتی به ماکروفاژها، محققان معتقدند که ممکن است در موارد TBI موثر باشد.

ریک لیائو، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: “به طور کلی اعتقاد بر این است که درمان های ضد التهابی ممکن است برای درمان TBI موثر باشد، اما تاکنون هیچ یک از آنها از نظر بالینی موثر نبوده است.” کار قبلی ما با ماکروفاژها به ما نشان داده است که می‌توانیم از فناوری کوله پشتی خود برای مدیریت مؤثر رفتار آنها هنگام رسیدن به محل آسیب استفاده کنیم. از آنجا که این سلول ها در حال حاضر بازیگران فعالی در پاسخ ایمنی طبیعی بدن به TBI هستند، ما احساس کردیم که می توانیم این زیست شناسی موجود را برای کاهش آسیب اولیه تقویت کنیم.

موسسه Wyss در دانشگاه هاروارد

کوله پشتی سلولی شامل دو لایه بیرونی دگزامتازون، یک داروی استروئیدی ضد التهابی، در پلی (لاکتیک کوگلیکولیک اسید) (PLGA) و یک لایه میانی از IL-4، یک سیتوکین تنظیم کننده ایمنی، در پلی (وینیل الکل) است. PVA). ترکیب دگزامتازون و IL-4 نشان داده شده است که اثر ضد التهابی هم افزایی ایجاد می کند. کوله پشتی ها دارای قطر متوسط ​​8.2 میکرومتر و ضخامت 914 نانومتر هستند و به گونه ای طراحی شده اند که به سطح ماکروفاژها پایبند باشند.

ماکروفاژهای خوک از مغز استخوان و کوله پشتی های متصل برای ایجاد یک مجموعه کوله پشتی-ماکروفاژ کشت داده شدند. این کمپلکس ها به صورت داخل وریدی در مدل های خوک TBI با آسیب به قشر، خارجی ترین لایه بافت مغز، تجویز شد. هفت روز بعد، ماکروفاژهای کوله پشتی در ضایعه آسیب با تراکم بیشتری نسبت به سایر نواحی مغز مشاهده شدند.

در مقایسه با خوک های تزریق شده با نمک، درمان با ماکروفاژهای زخم، حجم کل ضایعه ماکروسکوپی را تا 56 درصد کاهش داد و منجر به کاهش “بصری چشمگیر” در میزان خونریزی (73 میلی متر) شد.³ در مقابل 21 میلی متر³). حجم خونریزی با حجم ضایعه همبستگی مثبت داشت، که نشان می‌دهد به شدت تحت تأثیر میزان خونریزی یک ضایعه در حین تکامل بوده است. کوله پشتی ماکروفاژها حجم ضایعات میکروسکوپی را که ارزیابی آسیب بافت دائمی است، تا 47 درصد کاهش دادند. خوک هایی که با کوله پشتی درمان شده بودند نیز ضایعات بزرگ کمتری داشتند.

موسسه Wyss در دانشگاه هاروارد

محققان میکروگلیا، سلول‌های ترمیم‌کننده آسیب مغز را در ضایعات خوک‌های تحت درمان بررسی کردند و کاهش نشانگر پیش‌التهابی CD80 را در مقایسه با گروه سالین دریافتند. نشانگرهای زیستی محیطی التهاب نیز در خوک های تحت درمان با کوله پشتی و ماکروفاژها کمتر بودند. 24 ساعت پس از آسیب، فاکتور نکروز تومور سرم آلفا (TNF-⍺)، تنظیم کننده اصلی پاسخ های التهابی، 82.7٪ در خوک های درمان شده در مقایسه با 117.5٪ در گروه کنترل بود. هفت روز پس از آسیب، پروتئین اسیدی فیبریلاری گلیال سرم (GFAP)، یک بیومارکر تشخیصی و پیش آگهی TBI و التهاب عصبی، در گروه‌های تحت درمان (75.2٪) در مقابل سالین (158.4٪) کمتر بود.

میزان عوارض جانبی در خوک های تحت درمان با حیوانات که نمکی دریافت کرده اند متفاوت نیست. هیچ نشانه ای از سمیت در طحال ، کبد ، کلیه یا ریه به دلیل درمان کوله پشتی ماکروفاژ مشاهده نشد.

دونالد اینگبر، مدیر مؤسسه Wyss که در این تحقیق شرکت نداشت، گفت: حساسیت ماکروفاژها به محیط محلی خود از لحاظ تاریخی مانع از استفاده کامل دانشمندان از توانایی های تعدیل کننده ایمنی آنها شده است. این مطالعه تاثیرگذار یک درمان واقعا جدید و بالقوه قدرتمند مبتنی بر ماکروفاژ را برای درمان التهاب، علت اصلی درد و رنج انسان، به روشی موثر و غیرتهاجمی توصیف می‌کند که با بیولوژی کار می‌کند، نه علیه آن.

این مطالعه در مجله منتشر شد PNAS Nexus.

منبع: موسسه Wyss در هاروارد