Американские ученые создали биоинженерные экзосомы — микроскопические внеклеточные везикулы, — несущие ингибитор NF-κB, после чего протестировали их эффективность на мышиной модели. Такой метод доставки лекарства помог замедлить миграцию иммунных клеток плода, снизить риск воспаления и в итоге избежать преждевременных родов.
К преждевременным родам относятся те, что произошли на 22-37 неделе беременности. Нормальные роды — при сроке от 38 до 42 недель / © Getty Images
С преждевременными родами — теми, что происходят ранее 37 полных недель беременности — ежегодно сталкиваются около 15 миллионов женщин. Согласно подсчетам Всемирной организации здравоохранения, порядка миллиона родившихся раньше срока детей впоследствии умирают из-за осложнений. А многие из тех, которым удается выжить, становятся инвалидами, подвержены проблемам со зрением и слухом или испытывают трудности в учебе. Чтобы избежать преждевременного рождения, зачастую необходимо непрерывное наблюдение у врача-акушера и измерение плода, отсутствие пагубных привычек у будущей матери — таких как курение, употребление алкоголя или наркотиков, — а порой и антенатальные инъекции стероидов.
Беременность уравновешивается эндокринными, гормональными и иммунными системами. Нарушение сбалансированной активности различных внутриутробных тканей плода и матери подготавливает их к изменениям, связанным с родами. Внутриутробное воспаление, возникающее вследствие нарушения гомеостаза матки, — один из биологических эффекторов родов: оно характеризуется инфильтрацией и активацией иммунных клеток как в тканях плода, так и в тканях матки беременной женщины, а также повышением уровней провоспалительным цитокинов и хемокинов, опосредованных провоспалительным фактором транскрипции NF-κB и снижением уровня противовоспалительных цитокинов и хемокинов.
Воспаление ускоряют эндокринные и паракринные медиаторы после того, как созревание плода завершилось. Преждевременное нарушение иммунного гомеостаза и воспаление из-за инфекции или других факторов риска приводит к преждевременным родам. Большинство из них связаны с внутриутробными инфекциями, которые преодолевают иммунную толерантность, вызывая воспалительный ответ: дело в том, что клетки плода, в том числе больного, могут проникать в ткани матери во время беременности. И новое исследование медиков из Техасского университета, опубликованное в журнале Science Advances, подтвердило это.
Авторы работы изучили несколько важных предположений о взаимосвязи между здоровьем матери и ее будущего ребенка. По их словам, лучшее понимание вклада иммунных клеток плода в процесс рождения поможет разработать рациональную терапию, чтобы минимизировать воспаление и снизить частоту возникновения преждевременных родов.
Сначала нужно было доказать, что клетки плода, в частности иммунные, действительно мигрировали по организму матери к тканям ее матки, потенциально вызывая ускоряющее роды воспаление. Для этого самок мышей скрещивали с генетически модифицированными самцами — им вводили красный флуоресцентный краситель: благодаря нему после спаривания клетки развивающегося плода также становились красными, так что их миграцию по телу матери можно было легко отследить. Помимо этого, ученые разработали модель, позволившую определять иммунные клетки плода, достигающие материнских тканей.
Затем, используя экзосомы — микроскопические внеклеточные везикулы диаметром от 30 до 100 нанометров, которые клетки тканей и органов выделяют в межклеточное пространство — для загрузки белка посредством оптически обратимого белок-белкового взаимодействия, американские исследователи в сотрудничестве с южнокорейской компанией ILIAS Biologics, Inc создали экзосомы, которые содержат противовоспалительное лекарство — ингибитор NF-κB, называемый суперпрессором IκB. Следующим шагом стало узнать, способны ли экзосомы доставлять ингибитор NF-kB из кровотока матери к плоду.
«Экзосомы — естественные наночастицы или везикулы, триллионы их постоянно циркулируют в нашем теле. Упаковывая лекарство внутри биоинженерной экзосомы и вводя его матери внутривенно, они путешествуют по кровеносной системе, пересекают плацентарный барьер и поступают к плоду, доставляя ему лекарство», — рассказал доктор Рамкумар Менон, один из авторов работы.
Как оказалось, экзосомы действительно смогли эффективно доставлять лекарство к плоду (их вводили на 15-й день беременности), тем самым не только замедляя миграцию его иммунных клеток и повышая жизнеспособность, но в то же время снижая риск воспаления, уменьшая уровни интерлейкина-6 и интерлейкина-10 в материнской плазме и в итоге перенося роды у самок мышей на 24 часа позже (всего беременность у этих грызунов длится 17-24 дня). Конечно, для подтверждения лабораторных результатов необходимы дальнейшие исследования, в том числе клинические испытания на людях.
«Частота преждевременных родов не снизилась за последние несколько десятилетий, и наша технология — биоинженерные экзосомы — может проложить путь к другим методам доставки лекарств для лечения основной причины воспаления у плода», — отметил Менон. Кроме того, новый метод можно применить для лечения других неблагоприятных осложнений беременности.
