Стент, покрытый экзосомами, снижает вероятность рестеноза и тромбообразования

Поле оперативного снятия блокировки артерий часто используют металлический стент, который усиливает стенки сосудов. Однако сама установка стента повреждает артерии, после чего клетки гладкой мускулатуры пролиферируют и мигрируют, пытаясь заживить рану. В результате просвет сосуда снова сужается. Для решения этой проблемы ученые из США создали стенты (EES), покрытые экзосомами — производными мезенхимальных стволовых клеток (MSC-XO). EES в присутствии активных форм кислорода высвобождают MSC-XO, которые способствуют пролиферации эндотелиальных клеток и ингибируют миграцию клеток гладкой мускулатуры.

Сначала исследовали MSC-XO и подтвердили наличие характерных для экзосом маркеров на их поверхности. Внутри экзосом находились микроРНК, в том числе те, которые способствуют ангиогенезу и регенерации тканей, а также белки: фибронектин, альфа-1 цепь коллагена и тромбоспондин-2.

Для создания EES металлическую поверхность модифицировали так, что на ней появились аминогруппы. К этим группам через линкер ковалентно привязали MSC-XO. Линкер оптимизирован таким образом, чтобы экзосомы испускались под действием активных форм кислорода. В обычных условиях EES выпускают 20% MSC-XO за 48 часов, а в присутствии перекиси водорода — около 40–60%. Продемонстрировали также биосовместимость EES и отсутствие отрицательных реакций при контакте с кровью.

В серии экспериментов in vitro при инкубации EES с человеческими эпителиальными клетками показали образование эндотелиальных трубок, а также пролиферацию и адгезию эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC) к EES. Такие же результаты получили на первичных эндотелиальных клетках коронарных артерий человека (HCAEC). С другой стороны, EES подавляли миграцию клеток гладкой мускулатуры человека, при этом эффекта на пролиферацию отмечено не было.

В серии экспериментов in vivo ученые использовали две крысиные модели, с билатеральной ишемией-реперфузией почек (RIR) и с односторонней ишемией задней конечности. Сначала EES поместили в брюшную аорту крыс с RIR и здоровых животных. Через семь дней брюшная аорта с EES имела в основном гладкую поверхность. Экспрессия генов, связанных с тромбозом и воспалением — Angpt2, Col1a1, Hif1a, Il6, Mmp2, Pdgfra и Pdgfrb — была ниже, чем при использовании простых металлических стентов, а экспрессия Angpt1 и Nfe2l2 была повышена. Ген Angpt1 — позитивный регулятор ремоделирования сосудов, а Nfe2l2 регулируют гены ответа на кислородный стресс.

У крыс с RIR после использования EES снизились уровни некроза, апоптоза и воспаления в почечных канальцах и восстановились функции почек.

Крыс с нокаутом Apoe (Apoe^−/−) использовали как модель атеросклероза. Для них характерны повреждения стенок аорты. В брюшную аорту крыс установили EES, простые металлические или испускающие антипролиферативное лекарство стенты. Уровень активных форм кислорода повысился во всех трех группах, но в группе с EES — меньше. При использовании EES экспрессия генов, связанных с воспалением — CCL2, IL1B и IL1R1— была ниже, а противовоспалительных — MRC1, CD163 и IL10 — выше.

На Apoe^−/− крысах с односторонней ишемией задней конечности показали терапевтический эффект EES — восстановились поток крови и здоровая мускулатура поврежденной конечности.

Таким образом, ученые создали биосовместимые и биоактивные стенты, которые высвобождают экзосомы с терапевтическим эффектом. EES не покрыты полимером и не выделяют антипролиферативные агенты, что снижает риск тромбообразования и воспаления. EES улучшают регенерацию сосудов, увеличивают пролиферацию эндотелиальных клеток и снижают миграцию клеток гладкой мускулатуры и воспаление.