Καινοτόμος θεραπευτική προσέγγιση βασισμένη στο εκκρίτωμα των μεσεγχοματικών στρωματικών κυττάρων για ηπατικές νόσους

Abstract

BACKGROUND & AIMS: Acute hepatic failure (AHF) is a rapid deterioration of liver function with a high mortality rate. Liver transplantation is the gold standard therapy for AHF with limitations related to donor organ shortage and life-longimmunosuppressive therapy. APPROACH & RESULTS: Data presented here present a new concept in AHF therapy based on the secreted exosomes by amniotic fluid mesenchymal stem/stromal Cells (AF-MSCs) and their hepatocyte progenitor-like(HPL) cells or hepatocyte-Like (HPL) in an AHF mouse model. Our previousstudies have shown that AF-MSCs and HPL cells could induce liver repair and down-regulate the systemic inflammation in female Rag-/- CCL4- mice, by secretion of cytokines, such as IL-10 and Annexin A1. In the present study, we demonstrate the therapeutic effects of isolated exosomes in ex vivo and in vivo experimental models of AHF disease. More specifically, exosomes derived from the three cell types improved liver phenotype in CCL4-mice and promoted oval cell proliferation. To determine the molecularmediators of the therapeutic potential of exosomes in AHF, the proteomic profiles from AF-MSC-EXO, HPL-EXO and HL–EXO were further analyzed with high resolution LC-MS/MS. Interestingly, MFGE-8 protein and PI3K pathway were selected for further functional analysis and validation in the context of AHF. In addition, analysis of human biopsies from AHF patients revealed lower expression of MFGE-8 compared to samples from control patients. Conclusions: The data presented herein lead to an innovative, cell free, non-invasive, less immunogenic and non-toxic alternative strategy to AHF treatment, providing new mechanistic information for future, precise exosome-based liver therapies.

ΥΠΟΒΑΘΡΟ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ: H oξεία ηπατική ανεπάρκεια (ΟΗΑ) αποτελεί μία αιφνίδια νόσο του ήπατος, η οποία χαρακτηρίζεται από ταχεία επιδείνωση της ηπατικής λειτουργίας και υψηλό ποσοστό θνητότητας. Μέχρι σήμερα, η ενδεδειγμένη θεραπεία ασθενών με ΟΗΑ είναι η μεταμόσχευση του ήπατος, ωστόσο συνοδεύεται από αρκετούς περιορισμούς, που σχετίζονται με τον μειωμένο αριθμό δοτών και την μακράς διάρκειας ανοσοκατασταλτική θεραπεία. ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας παρουσιάζουν μία εναλλακτική θεραπεία για την ΟΗΑ, βασιζόμενη σε εξωσωμάτια προερχόμενα από Μεσεγχυματικά βλαστικά/στρωματικά κύτταρα αμνιακού υγρού (AF-MSCs) ή από διαφοροποιημένα ηπατικά προγονικά κύτταρα (ΗPL) και ηπατοκύτταρα (HL) από AFMSCs. Σύμφωνα με προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου έχει παρατηρηθεί ότι τα AF-MSCs και τα HPLκύτταρα, μπορούν να επάγουν την αναγέννηση του ήπατος και να καταστείλουν την συστηματική φλεγμονή σε θηλυκά Rag-/- ποντίκια με επαγόμενη με CCL4 OHA, μέσωτης έκκρισης διάφορων κυτταροκινών, όπως η IL-10 και η ANXA1. Αναλυτικότερα, στην παρούσα διδακτορική διατριβή, μελετάται η επίδραση των AF-MSC-, HPL- και HL-εξωσωματίων σε ex vivo και in vivo θεραπευτικές προσπελάσεις. Ειδικότερα, παρατηρήθηκε ότι τα εξωσωμάτια προερχόμενα και από τους τρεις κυτταρικούς τύπους βελτίωσαν τον φαινότυπο ποντικών με ΟΗΑ και συνέβαλλαν στον πολλαπλασιασμό των ωοειδών κυττάρων ήπατος. Σε επόμενο στάδιο, πραγματοποιήθηκε πρωτεομική ανάλυση του φορτίου των AF-MSC-, HPL-, HL- εξωσωματίων, και αναδείχτηκε μεταξύ άλλων ότι η πρωτεΐνη MFGE-8 και το σηματοδοτικό μονοπάτι PI3K δύνανται να εμπλέκονται στην θεραπευτική δράση των εξωσωματίων στην ΟΗΑ. Επιπροσθέτως, ανάλυση δειγμάτων ασθενών με ΟΗΑ υπέδειξε αυξημένα επίπεδα της πρωτεΐνης MFGE-8 σε σχέση με υγιείς μάρτυρες. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Τα ευρήματά μας υποστηρίζουν τον πιθανό θεραπευτικό ρόλο των AF-MSC-, HPL-, HL-εξωσωματίων σε μοντέλα ΟΗΑ, επιτρέποντας την περαιτέρω μελέτη τους ως μία μελλοντική καινοτόμο, μη κυτταρική, μη-επεμβατική, λιγότερο ανοσογονική και μη-τοξική εναλλακτική θεραπεία σε ηπατικές νόσους.