ศึกษาเกี่ยวเซลล์ผิว

นักวิจัยได้ทำการทดลองในการเพาะเลี้ยงเซลล์และหนูเพื่อแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการรักษาของอนุภาคนาโนเหล่านี้ ซึ่งเป็นถุงนอกเซลล์ที่คล้ายกับที่ไหลเวียนอยู่ในกระแสเลือดของมนุษย์และของเหลวทางชีวภาพที่ส่งข้อความระหว่างเซลล์ ความหวังคือหยดสารละลายที่ประกอบด้วยนาโนพาหะเหล่านี้ซึ่งส่งไปยังปอดผ่านทางจมูก สามารถรักษาโรคระบบทางเดินหายใจเฉียบพลัน (ARDS) ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการหายใจล้มเหลวที่ทำให้ผู้ป่วยต้องใช้เครื่องช่วยหายใจ ใน ARDS การอักเสบที่หมุนวนจนเกินการควบคุมในปอดทำให้ระบบภูมิคุ้มกันเป็นภาระหนักจนเซลล์ภูมิคุ้มกันไม่สามารถจัดการกับสาเหตุเริ่มต้นของความเสียหายได้ Natalia Higuita-Castro ผู้เขียนอาวุโส รองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมชีวการแพทย์และศัลยศาสตร์ระบบประสาท มหาวิทยาลัยโอไฮโอสเตท กล่าวว่า "ตุ่มนอกเซลล์เหล่านี้จะเป็นทางเลือกในการบำบัด ARDS ที่ให้โอกาสในการต่อสู้กับระบบภูมิคุ้มกันของคุณเอง "ปัญหาของ ARDS คือคุณมีการเปลี่ยนแปลงในสมดุลปกติที่สนับสนุนการอักเสบ โดยการแนะนำสารต้านการอักเสบ คุณเปลี่ยนความสมดุลนั้นไปสู่ระดับที่มากขึ้น เพื่อให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถแก้ไขปัญหาพื้นฐานได้" การศึกษาได้รับการเผยแพร่ทางออนไลน์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสารAdvanced Materials การเริ่มต้นกระบวนการทางวิศวกรรมกับเซลล์ผิวหนังของผู้ใหญ่ที่เรียกว่าไฟโบรบลาสต์ของผิวหนังถือเป็นความลับที่สำคัญต่อความสำเร็จของเทคโนโลยีนี้ Higuita-Castro ผู้อำนวยการด้านการบำบัดรักษาขั้นสูงและวิศวกรรมของสถาบันวิจัยหัวใจและปอดของวิทยาลัยแพทยศาสตร์ Davis กล่าว นาโนพาหะจำนวนมากได้รับการออกแบบมาจากสเต็มเซลล์หรือเซลล์ต้นกำเนิดที่สามารถแยกความแตกต่างเป็นเซลล์ประเภทอื่นๆ ได้ แต่ยังมีคุณสมบัติลึกลับที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ Higuita-Castro กล่าวว่า "การใช้เซลล์ผิวหนังจากสัตว์ที่โตเต็มวัยมีความสำคัญมากสำหรับเรา เพราะเราต้องการแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการแปลสิ่งนี้ไปสู่การตั้งค่าทางคลินิก ซึ่งเราสามารถมีเซลล์ผู้บริจาคจากผู้ป่วยที่โตเต็มวัยได้" Higuita-Castro กล่าว "ไฟโบรบลาสต์ ผิว หนังนั้นหาได้ง่าย เราสามารถปลูกมันได้ พวกมันถูกใช้ในคลินิกเพื่อการปลูกถ่ายอวัยวะและการรักษาบาดแผล และพวกมันไม่ได้สร้างการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันเหมือนที่พบในแหล่งเซลล์อื่นๆ" ในการสร้างถุงน้ำ นักวิทยาศาสตร์ใช้ประจุไฟฟ้ากับเซลล์ผิวหนังของผู้บริจาคเพื่อเปิดรูชั่วคราวในเยื่อหุ้มเซลล์ และส่ง DNA ที่ได้รับจากภายนอกเข้าไปข้างใน เซลล์ผู้บริจาคจะแปลงข้อมูลทางพันธุกรรมให้เป็นโปรตีนต้านการอักเสบ 1 ใน 2 ชนิดรวมถึง Messenger RNA ซึ่งเป็นโมเลกุลที่แปลคำสั่งสำหรับการผลิตโปรตีนที่ใช้งานได้มากขึ้น วัสดุเหล่านั้นเป็นน้ำหนักบรรทุกภายในนาโนพาหะเหล่านี้ ซึ่งพื้นผิวถูกติดแท็กด้วยโมเลกุลที่เปิดใช้งานการโต้ตอบกับเซลล์เฉพาะเพื่อปรับปรุงการกักเก็บในปอด ในการศึกษานี้ นาโนพาหะที่แยกจากกันถูกบรรจุด้วยหนึ่งในสองโปรตีนต้านการอักเสบ IL-4 หรือ IL-10 รวมทั้ง mRNA สำหรับเซลล์ผู้รับในปอดเพื่อประมวลผลและสร้างโปรตีนมากขึ้น Higuita-Castro ซึ่งเป็นสมาชิกคณะหลักของ Gene Therapy Institute ในรัฐโอไฮโอกล่าวว่า "โปรตีนมีผลทันทีและการเพิ่ม mRNA จะให้ผลที่ยั่งยืนมากขึ้น" โปรตีนที่แตกต่างกันไม่ได้รวมกันเป็นถุงเดียวด้วยเหตุผล: "วิสัยทัศน์ของเราสำหรับการใช้งานทางคลินิกคือการมีแพลตฟอร์มแบบผสมผสานและจับคู่ขึ้นอยู่กับสิ่งที่ผู้ป่วยต้องการ" เธอกล่าว "ด้วยวิธีนั้น เรายังสามารถให้ยาในปริมาณที่น้อยลงได้หลายครั้ง หากจำเป็น และการให้ยาซ้ำกับนาโนพาหะเหล่านี้จะไม่เป็นไร เพราะพวกมันไม่กระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันอย่างมีนัยสำคัญ" การทดลองเพาะเลี้ยงเซลล์แนะนำว่าถุงเหล่านี้สามารถใช้เป็นการรักษาล่วงหน้าในผู้ป่วยที่มีความเสี่ยงสูงในการเกิด ARDS การศึกษาในหนูแสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการช่วยผู้ป่วยที่ป่วยหนักแล้ว หลังจากที่หนูถูกฉีดโมเลกุลที่กระตุ้นให้เกิดการอักเสบสูงในปอด นักวิจัยได้ให้ของเหลวเพียงหยดเดียวที่บรรจุด้วยนาโนพาหะทางวิศวกรรมที่เดินทางตรงไปยังปอดที่บาดเจ็บและไปทำงาน การอักเสบลดลงตามที่คาดไว้ แต่การทดลองซ้ำๆ ในสัตว์แสดงให้เห็นว่าถุงน้ำลดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปอดด้วย สิ่งที่น่าตื่นเต้นยิ่งกว่าสำหรับ Higuita-Castro คือการค้นพบว่าเซลล์ในปอดที่รักษาได้หลั่งสารที่มีประโยชน์ในการรักษาเพิ่มเติม ซึ่งรวมถึงสารต้านอนุมูลอิสระและโมเลกุลต้านการอักเสบจำนวนมากขึ้น “พูดตามตรง มันเหลือเชื่อมาก” เธอกล่าว "มันเป็นการรักษาเฉพาะที่เพราะมันส่งเข้าทางจมูก และมันยังคงอยู่ในปอดเพราะเราออกแบบมันมาแบบนั้น แต่มันมีผลทั่วโลกที่ทรงพลังจริงๆ" การค้นหาวิธีรักษา ARDS ที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพเป็นความต้องการทางการแพทย์ที่สำคัญ การใช้เครื่องช่วยหายใจและสเตียรอยด์ในปัจจุบันมีผลข้างเคียงมากมาย และในขณะที่ภาวะปอดอันตรายที่เคยพบค่อนข้างน้อย จำนวนผู้ป่วยพุ่งสูงขึ้นในช่วงการระบาดของโควิด-19 "โควิด-19 ฉายแสงให้เห็นถึงการขาดทางเลือกในการรักษาที่มีประสิทธิภาพสำหรับการบาดเจ็บที่ปอดเฉียบพลันโดยทั่วไป" Higuita-Castro กล่าว ยังมีอีกหลายสิ่งที่ต้องทำกับนาโนพาหะ รวมถึงการตรึงรายละเอียดที่แม่นยำของทุกสิ่งที่พวกเขาสามารถทำได้เพื่อซ่อมแซมปอดที่เสียหาย และการทดสอบการบำบัดในสัตว์ขนาดใหญ่ แต่ Higuita-Castro มองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับอนาคตของเทคโนโลยี "ถุงนอกเซลล์เหล่านี้เป็นอนุภาคนาโนที่ได้มาจากธรรมชาติ และเราคิดว่าพวกมันดีมากเพราะธรรมชาติเป็นตัวอย่างที่ดีที่สุดเท่าที่เราจะทำได้ เนื่องจากมันมีเวลาหลายล้านปีในการเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ" เธอกล่าว