Создание клеточных моделей для оценки специфической активности биологических препаратов для лечения фибротических заболеваний

Введение. Везикулярная фракция секретома мезенхимных стволовых/стромальных клеток человека (ВВ МСК) может быть использована как фармацевтическая субстанция для разработки биологического лекарственного препарата для лечения фибротических заболеваний. Для контроля качества такого препарата наряду со стандартными методами требуются релевантные методы оценки специфической активности, основанные на изучении клеточных мишеней и механизмов действия разрабатываемых препаратов.

Цель. Разработка клеточных моделей для оценки специфической активности создаваемого препарата на основе ВВ МСК человека для лечения фибротических заболеваний.

Материалы и методы. Были разработаны две in-vitro-модели: первая – модель индуцированной дифференцировки клеточных линий первичных фибробластов кожи человека, вторая – модель поляризации макрофагов в клеточной культуре, полученной из моноцитов периферической крови человека.

Результаты и обсуждение. Обработка трансформирующим фактором роста (TGFβ-1) фибробластов приводила к увеличению уровня основного маркера миофибробластов альфа-гладкомышечного актина (αSMA) спустя 96 часов, а одновременное действие TGFβ-1 и ВВ МСК достоверно снижало уровень αSMA по сравнению с TGFβ-1-стимулированными фибробластами. Поляризация макрофагов в М1-направлении при действии комбинации LPS и IFNγ приводила к увеличению экспрессии генов IL-12p35, TNFα, IL-6 как через 4 часа, так и через 24 часа. Поляризация макрофагов в М2-направлении при действии IL-4 приводила к увеличению экспрессии гена CD200R1 как через 4 часа, так и через 24 часа. Действие ВВ МСК на провоспалительный подтип макрофагов M1, стимулированных LPS и IFNγ, приводило к снижению уровня экспрессии провоспалительных цитокинов IL-6, IL-12p35, TNFα через 24 часа после добавления ВВ.

Заключение. Для оценки специфической активности разрабатываемых препаратов на основе ВВ МСК человека предложены две релевантные клеточные модели. Количественным параметром для оценки специфической активности лекарственного препарата на основе ВВ МСК является снижение уровня αSМА в TGFβ-1-стимулированных фибробластах не менее чем в в два с половиной раза по сравнению с положительным контролем. При этом снижение уровня экспрессии генов IL-12p35, IL-6, TNFα в поляризованных М1-макрофагах – не менее чем в два раза по сравнению с М1-макрофагами без воздействия ВВ МСК.

1. Margiana R., Markov A., Zekiy A. O., Hamza M. U., Al-Dabbagh K. A., Al-Zubaidi S. H., Hameed N. M., Ahmad I., Sivaraman R., Kzar H. H., Al-Gazally M. E., Mustafa Y. F., Siahmansouri H. Clinical application of mesenchymal stem cell in regenerative medicine: a narrative review. Stem Cell Research & Therapy. 2022;13(1):366. DOI: 10.1186/s13287-022-03054-0.

2. Hade M. D., Suire C. N., Suo Z. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Applications in Regenerative Medicine. Cells. 2021;10(8):1959. DOI: 10.3390/cells10081959.

3. Tavakoli S., Ghaderi Jafarbeigloo H. R., Shariati A., Jahangiryan A., Jadidi F., Jadidi Kouhbanani M. A., Hassanzadeh A., Zamani M., Javidi K., Naimi A. Mesenchymal stromal cells; a new horizon in regenerative medicine. Journal of Cellular Physiology. 2020;235(12):9185–9210. DOI: 10.1002/jcp.29803.

4. Kapur S. K., Katz A. J. Review of the adipose derived stem cell secretome. Biochimie. 2013;95(12):2222– 2228. DOI: 10.1016/j.biochi.2013.06.001.

5. Naji A., Eitoku M., Favier B., Deschaseaux F., Rouas-Freiss N., Suganuma N. Biological functions of mesenchymal stem cells and clinical implications. Cellular and Molecular Life Sciences. 2019;76(17):3323– 3348. DOI: 10.1007/s00018-019-03125-1.

6. Basalova N., Arbatskiy M., Popov V., Grigorieva O., Vigovskiy M., Zaytsev I., Novoseletskaya E., Sagaradze G., Danilova N., Malkov P., Cherniaev A., Samsonova M., Karagyaur M., Tolstoluzhinskaya A., Dyachkova U., Akopyan Z., Tkachuk V., Kalinina N., Efimenko A., Mesenchymal stromal cells facilitate resolution of pulmonary fibrosis by miR-29c and miR-129 intercellular transfer. Experimental & Molecular Medicine. 2023;55:1399–1412. DOI: 10.1038/s12276-023-01017-w.

7. Basalova N., Sagaradze G., Arbatskiy M., Evtushenko E., Kulebyakin K., Grigorieva O., Akopyan Z., Kalinina N., Efimenko A. Secretome of Mesenchymal Stromal Cells Prevents Myofibroblasts Differentiation by Transferring Fibrosis-Associated microRNAs within Extracellular Vesicles. Cells. 2020;9(5):1272. DOI: 10.3390/cells9051272.

8. Purcu D. U., Korkmaz A., Gunalp S., Helvaci D. G., Erdal Y., Dogan Y., Suner A., Wingender G., Sag D. Effect of stimulation time on the expression of human macrophage polarization markers. PLOS ONE. 2022;17(3):e0265196. DOI: 10.1371/journal.pone.0265196.

9. Théry C., Witwer K., Aikawa E., et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of Extracellular Vesicles. 2018;7(1):1535750. DOI: 10.1080/20013078.2018.1535750.

10. Hinz B., Phan S. H., Thannickal V. J., Galli A., Bochaton-Piallat M.-L., Gabbiani G. The Myofibroblast: One Function, Multiple Origins. The American Journal of Pathology. 2007;170(6):1807–1816. DOI: 10.2353/ajpath.2007.070112.

11. Wynn T. A., Vannella K. M. Macrophages in tissue repair, regeneration, and fibrosis. Immunity. 2016;44(3):450– 462. DOI: 10.1016/j.immuni.2016.02.015.

12. Murray P. J. Macrophage Polarization. Annual Review of Physiology. 2017;79:541–566. DOI: 10.1146/annurev-physiol-022516-034339.