Исследователи из Массачусетского технологического института и Бостонской детской больницы определили сигнальную молекулу, которая играет ключевую роль в этом процессе «фиброза», и показали, что ее блокирование предотвращает образование рубцовой ткани. Результаты, опубликованные в выпуске журнала Nature Materials от 20 марта, могут помочь ученым продлить срок службы многих типов имплантируемых медицинских устройств.«Это дает нам лучшее понимание биологии фиброза и, возможно, способ модулировать эту реакцию, чтобы предотвратить образование рубцовой ткани вокруг имплантатов», — говорит Дэниел Андерсон, доцент кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института, член Коха из Массачусетского технологического института.
Институт интегративных исследований рака и Институт медицинской инженерии и науки (IMES), филиал Бостонской детской больницы, и старший автор исследования.Ведущий автор статьи — Институт Коха и постдок JDRF Джошуа Долофф.Профилактика фиброзаЛаборатория Андерсона уже несколько лет работает над имплантируемым устройством, которое имитирует функцию поджелудочной железы, потенциально предлагая долгосрочное лечение пациентов с диабетом.
Устройство инкапсулирует островковые клетки, производящие инсулин, в материал, называемый альгинатом, полисахаридом, который в природе содержится в водорослях. Альгинат вызывает меньшую иммунную реакцию, чем искусственные материалы, такие как металл, но все же вызывает фиброз.
Чтобы исследовать, как происходит фиброз, команда Массачусетского технологического института систематически отключила различные компоненты иммунной системы у мышей. Они обнаружили, что клетки, называемые макрофагами, необходимы для возникновения фиброза, и что, когда эти клетки отсутствуют, рубцовая ткань не образуется вокруг имплантированных устройств.Затем исследователи определили сигнальную молекулу, которая, по-видимому, помогает предшественникам макрофагов, известным как моноциты, дифференцироваться в зрелые макрофаги, которые затем инициируют фиброз.
Они также обнаружили, что если они блокируют рецепторы клеточной поверхности для этой молекулы, известной как CSF1, они могут предотвратить возникновение фиброза, вызванного имплантатом.Важно отметить, что это вмешательство не мешало макрофагам выполнять другие важные функции.
«Мы показываем, что вы сохраняете многие другие важные иммунные функции, включая заживление ран и фагоцитоз, но теряете этот фиброзный каскад», — говорит Долофф. «Мы предотвращаем переключение макрофагов в активированное состояние предупреждения, когда они бьют тревогу, чтобы проявился массивный иммунный ответ».В этом исследовании исследователи показали, что блокирование рецепторов CSF1 предотвращает фиброз не только с помощью альгината, но также керамики и пластика, называемого полистиролом.«Его можно распространить на множество различных типов биоматериалов и, надеюсь, также можно будет распространить на многие платформы для различных целей», — говорит Долофф.Целенаправленный подход
Другие имплантируемые устройства, функции которых могут быть нарушены из-за фиброза, включают датчики глюкозы для диабетиков, кардиостимуляторы и любые другие устройства, которые должны взаимодействовать с окружающей тканью.В настоящее время Долофф и постдок Шади Фарах, который также является соавтором исследования Nature Materials, работают над способами доставки препарата, блокирующего CSF1R, вместе с различными типами имплантируемых устройств.
Этот целевой подход потенциально может быть более безопасным, чем другая стратегия, которую пробовали некоторые исследователи, а именно широко распространенное подавление иммунной системы.«Если вы используете лекарство широкого спектра действия, вы можете избавиться от типов клеток, которые важны для уменьшения фиброза или даже для других жизненно важных иммунных функций в организме — заживления ран или борьбы с паразитами, бактериями или вирусными инфекциями», — сказал Долофф говорит.