Reumatoidalne zapalenie stawów: w badaniu na myszach zmienione komórki automatycznie uwalniają lek biologiczny w odpowiedzi na stan zapalny

Mając na celu opracowanie terapii reumatoidalnego zapalenia stawów przy minimalnych skutkach ubocznych, naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis opracowali genetycznie zmodyfikowane komórki, które po wszczepieniu myszom będą dostarczać lek biologiczny w odpowiedzi na stan zapalny.

Zmodyfikowane komórki zmniejszyły stan zapalny i zapobiegły rodzajowi uszkodzenia kości, znanemu jako erozja kości, w mysim modelu reumatoidalnego zapalenia stawów

Ostatecznym celem zespołu badawczego jest opracowanie terapii dla osób zmagających się z reumatoidalnym zapaleniem stawów, wyniszczającą chorobą, która dotyka około 1.3 miliona dorosłych w Stanach Zjednoczonych.

„Lekarze często leczą pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów zastrzykami lub infuzjami przeciwzapalnych leków biologicznych, ale leki te mogą powodować znaczące skutki uboczne, gdy są podawane wystarczająco długo i w wystarczająco wysokich dawkach, aby przynieść korzystne efekty” – powiedział starszy badacz dr Farshid Guilak. , Mildred B. Simon profesor chirurgii ortopedycznej.

„Wykorzystaliśmy technologię CRISPR do przeprogramowania genów w komórkach macierzystych. Następnie stworzyliśmy mały implant chrząstki, wysiewając komórki na plecionych rusztowaniach i umieszczaliśmy je pod skórą myszy.

Takie podejście pozwala tym komórkom pozostać w organizmie przez długi czas i wydzielać lek, gdy pojawia się zaostrzenie stanu zapalnego”.

Nowe odkrycia zostały opublikowane online 1 września w czasopiśmie Science Advances.

Naukowcy wykorzystali technologię edycji genomu CRISPR-Cas9 do stworzenia komórek, które wydzielają lek biologiczny w odpowiedzi na stan zapalny.

Lek zmniejsza stan zapalny stawów poprzez wiązanie się z interleukiną-1 (IL-1), substancją, która często promuje stan zapalny w reumatoidalnym zapaleniu stawów poprzez aktywację komórek zapalnych w stawie

Guilak, współdyrektor Centrum Medycyny Regeneracyjnej Uniwersytetu Waszyngtońskiego, i jego zespół wcześniej opracowali rusztowanie, które pokrywają komórkami macierzystymi, a następnie wszczepiają do stawów, tworząc chrząstkę.

Strategia ta pozwala naukowcom wszczepić zmodyfikowane komórki chrząstki w taki sposób, aby nie odpłynęły po kilku dniach i mogły przetrwać miesiące lub dłużej.

Jego laboratorium również wcześniej zbudowało tak zwane komórki chrząstki SMART (komórki macierzyste zmodyfikowane do autonomicznej terapii regeneracyjnej) przy użyciu technologii CRISPR-Cas9 do zmiany genów w tych komórkach, tak aby gdy geny w chrząstce są aktywowane przez zapalenie, w odpowiedzi wydzielają leki.

W nowym badaniu zespół Guilaka połączył strategie, aby zapewnić leczenie reumatoidalnego zapalenia stawów

„Komórki siedzą pod skórą lub w stawie przez wiele miesięcy, a kiedy wyczują stan zapalny, są zaprogramowane do uwalniania biologicznego leku” – powiedział Guilak, również dyrektor ds. badań w Shriners Hospitals for Children – St. Louis.

W tym przypadku lek był podobny do leku immunosupresyjnego anakinra, który wiąże się z IL-1 i blokuje jej aktywność.

Co ciekawe, ten lek nie jest często stosowany w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów, ponieważ ma krótki okres półtrwania i nie utrzymuje się długo w organizmie. Ale w tym badaniu na myszach lek zmniejszał stan zapalny i zapobiegał uszkodzeniom kości często obserwowanym w reumatoidalnym zapaleniu stawów.

„Skupiliśmy się na erozji kości, ponieważ jest to duży problem dla pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów, który nie jest skutecznie leczony przez obecne leki biologiczne” – powiedział współautor badań dr Yunrak Choi, wizytujący chirurg ortopeda w laboratorium Guilak.

„Wykorzystaliśmy techniki obrazowania, aby dokładnie zbadać kości zwierząt i odkryliśmy, że to podejście zapobiega erozji kości.

Jesteśmy bardzo podekscytowani tym postępem, który wydaje się zaspokajać ważną niezaspokojoną potrzebę kliniczną”.

Guilak współpracował z Christine Pham, MD, dyrektorem Oddziału Reumatologii oraz Guy and Ella Mae Magness Professor of Medicine.

„Chociaż leki biologiczne zrewolucjonizowały leczenie zapalenia stawów, ciągłe podawanie tych leków często prowadzi do zdarzeń niepożądanych, w tym zwiększonego ryzyka infekcji” – wyjaśnił Pham. „Pomysł dostarczania takich leków zasadniczo na żądanie w odpowiedzi na zaostrzenia zapalenia stawów jest niezwykle atrakcyjny dla tych z nas, którzy pracują z pacjentami z zapaleniem stawów, ponieważ podejście to może ograniczyć niepożądane skutki, które towarzyszą ciągłemu podawaniu wysokich dawek tych leków”.

Dzięki edycji genów CRISPR-Cas9 komórki mogą być zaprogramowane do wytwarzania wszelkiego rodzaju leków, co oznacza, że ​​jeśli jeden lek na zapalenie stawów działa lepiej niż inny u konkretnego pacjenta, naukowcy mogą zaprojektować komórki chrząstki w celu spersonalizowanego leczenia.

Reumatoidalne zapalenie stawów: strategia ma ogromny potencjał w leczeniu innych stanów zapalnych stawów, w tym młodzieńczego zapalenia stawów, które dotyka ponad 300,000 XNUMX dzieci w Stanach Zjednoczonych

„Wielu pacjentów z zapaleniem stawów musi samodzielnie podawać te leki, robiąc sobie zastrzyki codziennie, co tydzień lub co dwa tygodnie, podczas gdy inni chodzą co kilka miesięcy do gabinetu lekarskiego, aby otrzymać infuzję jednego z tych leków biologicznych, ale w tym badaniu wykazaliśmy że możemy przekształcić żywą tkankę w system dostarczania leków” – powiedział dr Kelsey H. Collins, pracownik naukowy ze stażem podoktoranckim w laboratorium Guilaka i współautor badania.

„Te komórki mogą wyczuwać problemy i reagować, produkując lek.

To podejście pomaga nam również zrozumieć, dlaczego niektóre leki biologiczne mogą mieć ograniczony wpływ na zapalenie stawów.

Nie dzieje się tak dlatego, że nie wiążą się z właściwym celem, ale prawdopodobnie dlatego, że wstrzyknięty lek jest krótkotrwały w porównaniu z automatycznie kontrolowanymi poziomami leku uwalnianymi przez wszczepione komórki SMART”.

Naukowcy kontynuują eksperymenty z CRISPR-Cas9 i komórkami macierzystymi, a nawet konstruują komórki, które mogą wytwarzać więcej niż jeden lek w odpowiedzi na różne wyzwalacze zapalenia.

Czytaj także:

Zapalenie tarczycy Hashimoto: co to jest i jak je leczyć

Terapia ozonem: co to jest, jak działa i w jakich chorobach jest wskazana

Źródło:

Szkoła Medyczna Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis