ΟΣΤΕΟΑΡΘΡΙΤΙΔΑ: ΣΕ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΜΕΘΟΔΟΣ ΘΕΡΑΠΕΙΑΣ ΜΕ ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ ΕΛΛΗΝΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΑ
οστεοαρθρίτιδα είναι μια από τις πιο συχνές παθήσεις παγκοσμίως. Η εκφυλιστική ασθένεια των αρθρώσεων που προκαλεί πόνο, δυσκαμψία και απώλεια κινητικότητας ταλαιπωρεί περίπου 500 εκατομμύρια ανθρώπους. Η καθημερινότητα με οστεοαρθρίτιδα είναι εξαιρετικά δύσκολη, καθώς η κινητικότητα γίνεται επίπονη, με αποτέλεσμα να προκαλείται σοβαρός κοινωνικός και οικονομικός αντίκτυπος για τον πάσχοντα.
«Οπως η ανακαλυψη της ινσουλινης αλλαξε τη μοιρα εκατομμυριων ασθενων με διαβητη, ετσι και τα εξωκυτταρικα κυστιδια μπορει να φερουν μια νεα εποχη για οσους υποφερουν απο οστεοαρθριτιδα».
Παρά την πρόοδο της ιατρικής, δεν υπάρχει σήμερα θεραπεία που να σταματά ή να αντιστρέφει την πορεία της νόσου. Τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται περιορίζονται στην προσκαιρη αντιμετώπιση του πόνου, χωρίς να εμποδίζουν την εξέλιξη της φθοράς του αρθρικού χόνδρου.
Όμως, ελπίδα στους πάσχοντες δίνει μια νέα προσέγγιση. Πρόκειται για τα εξωκυτταρικά κυστίδια (extracellular vesicles, EVs), και ειδικότερα εκείνα που προέρχονται από μεσεγχυματικά βλαστοκυτταρα (MSCs).
Κορυφαίοι επιστήμονες σε πρόσφατο συνέδριο στο University of Miami Miller School of Medicine, παρουσίασαν τις τελευταίες εξελίξεις γύρω από τη βιολογική και κλινική χρήσητων εξωκυτταρικων κυστιδιων καταλήγοντας σε ένα εντυπωσιακό μήνυμα: «Όπως η ανακάλυψη της ινσουλίνης άλλαξε τη μοίρα εκατομμυρίων ασθενών με διαβήτη, έτσι και τα εξωκυτταρικά κυστίδια μπορεί να φέρουν μια νέα εποχή για όσους υποφέρουν από οστεοαρθρίτιδα».
OΙ ΠΡΩΤΕΣ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΜΕ ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ ΕΛΛΗΝΑ ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΑ
Η ομάδα του Έλληνα Δρ. Δημήτριου Κουρούπη, επίκουρου καθηγητή στο Τμήμα Ορθοπαιδικής του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι (Miller School of Medicine), παρουσίασε νεα ευρήματά σχετικά με την τροποποίηση του φορτίου των εξωκυτταρικών κυστιδίων που προέρχονται από μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα. Η επιστημονική μελέτη για τη θεραπεία της οστεοαρθρίτιδας δημοσιεύτηκε στο International Journal of Molecular Sciences.
Απαντώντας σε ερώτηση του Homo Science για το τρέχον στάδιο των κλινικών δοκιμών, τις μεθόδους χορήγησης της θεραπείας και τον πιθανό χρονικό ορίζοντα κλινικής εφαρμογής σε ασθενείς, ο Δρ. Κουρούπης επισήμανε:
«Ρεαλιστικά, μπορούμε να περιμένουμε εξελίξεις σε τρία βήματα. Μέσα στα επόμενα 5 χρόνια θα ολοκληρωθούν οι πρώτες μελέτες σε ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα και άλλες φλεγμονώδεις παθήσεις. Σε πολύ ειδικές περιπτώσεις, όπου δεν υπάρχουν άλλες θεραπείες, ίσως δοθεί η δυνατότητα περιορισμένης θεραπευτικης χρήσης. Σε 5 έως 10 χρόνια, αν οι κλινικες μελέτες δείξουν ότι η μέθοδος είναι ασφαλής και αποτελεσματική, θα μπορούσαμε να έχουμε τις πρώτες επίσημες εγκρίσεις για συγκεκριμένες παθήσεις, όπως η οστεοαρθρίτιδα γόνατος ή τα χρόνια τραύματα. Μετά την επόμενη δεκαετία, η εφαρμογή θα μπορούσε να επεκταθεί σε περισσότερες ασθένειες, όπως άλλες μορφές αρθρίτιδας,καρδιολογικά και αυτοάνοσα νοσήματα, ακόμα και τον διαβήτη. Τότε είναι πιθανό να υπάρχουν και έτοιμα σκευάσματα, εύκολα διαθέσιμα για χρήση στην κλινική πράξη.»
ΤΑ ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΑ ΚΥΣΤΙΔΙΑ ΩΣ «ΑΓΓΕΛΙΟΦΟΡΟΙ ΕΠΙΔΙΟΡΘΩΣΗΣ» ΤΗΣ ΟΣΤΕΟΑΡΘΡΙΤΙΔΑΣ
Συχνά στον κόσμο της ιατρικής έρευνας, σημαντικές ανακαλύψεις ξεκινούν από κάτι φαινομενικά ασήμαντο – που όμως αποδεικνύεται στη συνέχεια κομβικό – για την αντιμετώπιση μιας ασθένειας. Κάπως έτσι συνέβη και με τα εξωκυτταρικα κυστιδια.
Τα εξωκυτταρικά κυστίδια είναι μικροσκοπικές «φυσαλίδες» που παράγονται από τα κύτταρα, και ειδικα τα βλαστοκύτταρα. Αυτές οι φυσαλίδες φέρουν βιοδραστικά μόρια–πρωτεΐνες, λιπίδια, RNA– ενώ δρουν ως μηνύματα επικοινωνίας από κύτταρο σε κύτταρο. Για χρόνια, τα εξωκυτταρικα κυστίδια θεωρούνταν άχρηστα και αντιμετωπίζονταν ως «κυτταρικά απόβλητα». Σήμερα, έπειτα από ενδελεχή επιστημονική έρευνα, γνωρίζουμε ότι αποτελούν σημαντικούς «αγγελιοφόρους», ικανούς να επηρεάσουν τη λειτουργία άλλων κυττάρων, ώστε τελικά να πυροδοτήσουν σημαντικες διαδικασίες επιδιόρθωσης στο ανθρώπινο σώμα.
Σκεφτείτε τα σαν μικρά «πακέτα» που στέλνει το ένα κύτταρο στο άλλο, γεμάτα οδηγίες και εργαλεία για το πώς να αντιδράσει, να επιδιορθωθεί ή να συνεργαστεί με το γειτονικό
μικροπεριβάλλον. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να γίνουν:
- Βιοδείκτες ασθενειών, δηλαδή να μας αποκαλύπτουν εγκαίρως τι συμβαίνει στο σώμα.
- Θεραπευτικά εργαλεία, που αξιοποιούν το ίδιο το φυσικό τους φορτίο ή που μπορούν να «ενισχυθούν» με ειδικά φάρμακα.
Όταν τα εξωκυτταρικά κυστίδια προέρχονται από βλαστοκύτταρα–κύτταρα που ονομάζονται συχνά «φαρμακεία τραυματισμών» ή «εργοστάσια αναγεννητικής δύναμης» λόγω της ισχυρής αναγεννητικής τους δράσης– αποκτούν ξεχωριστό ενδιαφέρον.
Τα MSC-EVs, που παράγονται από τα βλαστοκύτταρα, συνδυάζουν την αναγεννητική ικανότητα των βλαστικών κυττάρων με την ασφάλεια και την ευκολία ενός ακυτταρικού σκευάσματος. Προέρχονται δηλαδή από κύτταρα με ήδη γνωστή θεραπευτική δράση που θεωρούνται ιδιαίτερα χρήσιμα, καθώς φέρουν αντιφλεγμονώδη και αναγεννητικά μόρια, δεν είναι ζωντανά κύτταρα, άρα δεν κινδυνεύουν να απορριφθούν ή να δημιουργήσουν καρκινικούς πολλαπλασιασμούς και είναι πιο εύκολα στη μεταφορά, αποθήκευση και χορήγηση.
Σε σύγκριση δε με άλλες «αναγεννητικές» θεραπείες, όπως το πλάσμα πλούσιο σε αιμοπετάλια (PRP) ή οι άμεσες εγχύσεις βλαστοκυττάρων, τα πλεονεκτήματα των εξωκυτταρικών κυστιδίων δείχνουν ισχυρά.
ΠΩΣ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΤΗΚΕ Η ΟΣΤΕΟΑΡΘΡΙΤΙΔΑ ΣΤΑ ΖΩΑ – ΤΙ ΔΕΙΧΝΟΥΝ ΟΙ ΠΡΩΤΕΣ ΚΛΙΝΙΚΕΣ ΜΕΛΕΤΕΣ ΣΕ ΑΣΘΕΝΕΙΣ
Η οστεοαρθρίτιδα δεν είναι μόνο μηχανική φθορά των αρθρώσεων. Περιλαμβάνει και ένα φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον, το οποίο επιδεινώνει τη βλάβη και διατηρεί τον φαύλο κύκλο πόνου–φλεγμονής–καταστροφής ιστού.
Τα MSC-EVs φαίνεται πως μπορούν να «σπάσουν» αυτόν τον κύκλο. Εργαστηριακές και ζωικές μελέτες δείχνουν ότι: προστατεύουν τα χονδροκύτταρα από τον θάνατο, μειώνουν τα φλεγμονώδη σήματα μέσα στην άρθρωση, ενισχύουν την αναδόμηση του χόνδρου και βελτιώνουν τη λειτουργικότητα της άρθρωσης συνολικά.
Έτσι, αντί να περιορίζονται στην παροδική κάλυψη του πόνου, στοχεύουν στην ολική αναγέννηση του ίδιου του αρθρικού ιστού.
Η χορήγηση MSC-EVs σε ζώα έδειξε μείωση της φλεγμονής, αναγέννηση χόνδρου και βελτίωση της κινητικότητας.
Ήδη έχουν ξεκινήσει οι πρώτες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, κυρίως σε ασθενείς με πρώιμη έως μέτρια οστεοαρθρίτιδα γόνατος. Στόχος των πρώτων φάσεων είναι να αξιολογηθεί η ασφάλεια και τα αποτελέσματα μέχρι τώρα δείχνουν ενθαρρυντικές τάσεις.
ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΚΛΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΗΣ ΘΕΡΑΠΕΙΑΣ
Παρά την αισιοδοξία, υπάρχουν ακόμη σημαντικά ερωτήματα, σχετικά με τη χρήση των εξωκυτταρικων κυστιδιων στην οστεοαρθρίτιδα. Κυρίως σχετικά με την αποτελεσματικότητα της δόσης, την περιοδικότητα της θεραπείας και τη διασφάλιση της ποιότητας και ομοιομορφίας στην παραγωγή των εξωκυτταρικών κυστιδίων. Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η διεθνής συνεργασία θα αποτελέσει «κλειδί» για την ταχύτερη εξέλιξη των ερευνητικών διαδικασιών, ώστε η υποσχόμενη μέθοδος να περάσει σύντομα από την έρευνα στην καθημερινή κλινική πράξη.
Τα MSC-EVs δεν αποτελούν ένα ακόμη «έτοιμο φάρμακο». Θεωρείται όμως μια από τις πιο υποσχόμενες στρατηγικές που έχει στη διάθεσή της η σύγχρονη ιατρική για την οστεοαρθρίτιδα, αλλά και άλλες ασθένειες. Μπορούν να προσφέρουν όχι μόνο ανακούφιση,αλλά και ουσιαστική αποκατάσταση, αλλάζοντας ριζικά το τοπίο της θεραπείας.
INFO
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο :International Journal of Molecular Sciences
Η Χρήση Εξωκυτταρικών Κυστιδιων Προερχόμενων από Μεσεγχυματικά Βλαστοκύτταρα στη Θεραπεία της Οστεοαρθρίτιδας
Περίληψη
Η οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ) είναι μια σημαντική αιτία αναπηρίας και έχει σοβαρές κοινωνικές και οικονομικές επιπτώσεις σε όλο τον κόσμο. Ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει την εξάπλωση της ΟΑ είναι το γεγονός ότι δεν υπάρχουν τρέχουσες ιατρικές παρεμβάσεις για την αντιστροφή ή ακόμα και την άμβλυνση της εκφύλισης του χόνδρου εντός της άρθρωσης. Κρίσιμα για την επικοινωνία μεταξύ κυττάρων, τα εξωκυτταρικά κυστίδια (EVs) συμβάλλουν στην εξέλιξη της ΟΑ μέσω της παροχής βιοδραστικών μορίων στο φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον. Επαναχρησιμοποιώντας αυτό το μη κυτταρικό μέσο μετάδοσης σήματος, θεραπευτικά φάρμακα μπορούν να χορηγηθούν σε εκφυλισμένο χόνδρινο ιστό με την ελπίδα να ενθαρρυνθεί η αναγέννηση. Θετικά αποτελέσματα είναι εμφανή σε μελέτες in vivo σχετικά με αυτό το θέμα. Ωστόσο, για να αποδειχθεί αυτή η θεραπεία στον κλινικό κόσμο, είναι απαραίτητες οι προσπάθειες για την τυποποίηση του χαρακτηρισμού, της εφαρμογής, του βιολογικού περιεχομένου και της δοσολογίας.
Λέξεις-κλειδιά: εξωκυτταρικά κυστίδια που προέρχονται από μεσεγχυματικά βλαστικά/στρωματικά κύτταρα, οστεοαρθρίτιδα, αναγέννηση χόνδρου, εξασθένηση φλεγμονής
Η οστεοαρθρίτιδα (ΟΑ) επηρεάζει περίπου 500 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως και αποτελεί κοινή αιτία αναπηρίας και κοινωνικοοικονομικής επιβάρυνσης [ 1 ]. Είναι μια χρόνια εκφυλιστική νόσος των αρθρώσεων που χαρακτηρίζεται από μη αναστρέψιμη απώλεια αρθρικού χόνδρου, χαμηλού βαθμού αρθρική φλεγμονή και οστική υπερτροφία, κυρίως στο γόνατο, το ισχίο, τα χέρια και τη σπονδυλική στήλη [ 2 ]. Η ΟΑ έχει σύνθετη αιτιολογία ανάλογα με τους αρχικούς παράγοντες ενεργοποίησης και τους γενετικούς και περιβαλλοντικούς παράγοντες κινδύνου. Έχουν προταθεί πολλαπλές ταξινομήσεις φαινοτύπου ΟΑ για να ληφθεί υπόψη η ετερογένεια της νόσου. Ωστόσο, ανεξάρτητα από τον φαινότυπο, οι ασθενείς έχουν παρόμοια κλινικη εικονα (πόνο, δυσκαμψία, απώλεια λειτουργίας) και μια κοινή ενεργοποίηση χαμηλού βαθμού φλεγμονωδών/ανοσολογικών σηματοδοτικων μονοπατιων στις αρθρώσεις [ 3 , 4 , 5 ]. Οι συμβατικές φαρμακευτικές θεραπείες είναι ικανές να ελέγχουν τον πόνο. Ωστόσο, δεν έχει αποδειχθεί ότι έχουν παρατεταμένη επίδραση στο μακροπρόθεσμο ελεγχο των συμπτωμάτων της ΟΑ ή στην εξέλιξη της νόσου και μπορεί να έχουν επιβλαβείς επιπτώσεις όταν συνταγογραφούνται για μεγάλα χρονικά διαστήματα [ 6 ]. Έχοντας αυτό κατά νου, η έρευνα και οι κλινικές προσπάθειες έχουν στραφεί προς την ανάπτυξη θεραπειών για την οστεοαρθρίτιδα που όχι μόνο ανακουφίζουν από τα συμπτώματα αλλά στοχεύουν το προφλεγμονώδες μικροπεριβαλλον των αρθρώσεων νωρίς μετά την έναρξη της εκφύλισης.
Οι νεότερες παρεμβάσεις που προσανατολίζονται στην αναγέννηση, συμπεριλαμβανομένης της ορθοβιολογικής θεραπείας με μεσεγχυματικά βλαστικά/στρωματικά κύτταρα (MSC) και τα παράγωγά τους, όπως τα εξωκυτταρικά κυστίδια (EVs), απαιτούν τυποποίηση, αυστηρότερη ρύθμιση και περαιτέρω στοιχεία κλινικής αποτελεσματικότητας [ 7 , 8 , 9 , 10 ]. Θεωρούμενα «φαρμακεία τραυματισμών», τα MSC έχουν αποδειχθεί ότι έχουν αντιφλεγμονώδη, αντιινωτική, αναβολική και αναλγητική θεραπευτική δράση, οι οποίες θα μπορούσαν να αποδειχθούν ωφέλιμες για ασθενείς με οστεοαρθρίτιδα [ 11 ]. Ενώ πολυάριθμες μελέτες in vitro έχουν δείξει τα ευεργετικά αποτελέσματα των MSC-EVs σε καλλιεργημένα χονδροκύτταρα και κύτταρα ανοσολογικής σειράς, τα προκλινικά στοιχεία παραμένουν σε πρώιμο, αν και κρίσιμο, στάδιο για τον εντοπισμό των βασικών βημάτων προς την κλινική μετάφραση. Σε αυτό το αρθρο, επισημαίνουμε τις πειραματικές τεχνικές που έχουν ήδη γίνει τυποποιημένες, όπως ο χαρακτηρισμός φορτίου και λειτουργίας των EVs που προέρχονται από MSC, καθώς και τομείς στους οποίους οι πειραματικές προσεγγίσεις παραμένουν σε μεγάλο βαθμό μεταβλητές. Αυτές περιλαμβάνουν ζωικά μοντέλα, πηγές ιστών EVs, δόσεις, μεθόδους χορήγησης και προγράμματα θεραπείας. Τα οφέλη από την παροχή ορισμένων εξωγενών φορτίων, όπως τα miRNAs, στα εγγενη MSC-EVs, δεν έχουν ακόμη διερευνηθεί. Επισης, η χρήση ζωικών μοντέλων, που αντιπροσωπεύουν διαφορετικές αιτιολογίες της ανθρώπινης ΟΑ, θα βοηθούσε στον ορθολογικό σχεδιασμό κλινικών δοκιμών που θα στοχεύουν σε διαφορετικές ομάδες πασχόντων από οστεοαρθρίτιδα.
Τα εξωκυτταρικά κυστίδια, κρίσιμα για τη φυσιολογική επικοινωνία μεταξύ κυττάρων, θεωρούνται ως ένα νέο σύνορο στη θεραπεία της OA, λόγω της ακυτταρικής τους φύσης, του μικρού τους μεγέθους και της ικανότητάς τους να μεταφέρουν βιοδραστικά μόρια. Ενώ τα MSC εκκρίνουν κυτοκίνες και χημειοκίνες απευθείας, εμφανίζουν επίσης τις παρακρινείς επιδράσεις τους μέσω των MSC-EVs. Σύμφωνα με τις οδηγίες της Διεθνούς Εταιρείας Εξωκυτταρικών Κυστιδίων (ISEV), τα EVs ορίζονται ως «σωματίδια που απελευθερώνονται από τα κύτταρα, οριοθετούνται από μια λιπιδική διπλοστιβάδα και δεν μπορούν να αναπαραχθούν μόνα τους» [ 12 ]. Συγκεκριμένα, τα EVs χρησιμεύουν ως οχήματα για κυτταρικά προϊόντα εξαγωγής, συμπεριλαμβανομένων λιπιδίων, πρωτεϊνών και RNA (mRNAs και miRNAs), και μπορούν να τροποποιήσουν τη λειτουργία άλλων κυττάρων σε εγγύς ή περιφερικές θέσεις [ 13 ]. Ειδικά αναπτυγμένα «θεραπευτικά» MSC-EVs, που προέρχονται από υγιείς ιστούς ή έχουν σχεδιαστεί σκόπιμα για να μεταφέρουν συγκεκριμένα φορτία, μπορούν να μεταφέρουν επανορθωτικα μορια στο σημείο της βλάβης και, συγκεκριμενα στην OA, μπορούν να βοηθήσουν στην αναγέννηση των αρθρώσεων. Οι προτεινόμενοι μηχανισμοί δράσης των MSC-EVs σε περιβάλλον OA περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: τη ρύθμιση της γήρανσης και της απόπτωσης των χονδροκυττάρων, την πρόκληση ευνοϊκών αλλαγών στον βιοενεργειακό μεταβολισμό τους, την ενίσχυση της παραγωγής εξωκυτταριας θεμελιας ουσιας και τη ρύθμιση των ανοσολογικών αποκρίσεων στον αρθρικό υμένα [ 14 , 15 , 16 ].
Η θεραπεία με EVs, αν και μόλις πρόσφατα απέκτησε κλινικό ενδιαφέρον, έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τις τρέχουσες αναγεννητικές προσεγγίσεις που βασίζονται σε κύτταρα, όπως οι θεραπείες με πλάσμα πλούσιο σε αιμοπετάλια (PRP) ή MSC ( Εικονα 1 ). Σε σύγκριση με ένα αυτόλογο PRP [ 17 ], τα EVs θα παράγονται υπό αυστηρά ελεγχόμενες συνθήκες ορθής παρασκευαστικής πρακτικής (GMP) [ 18 ], όπου ήδη υπάρχουν πρότυπα ποιοτικού ελέγχου (QC). Οι πιθανοί περιορισμοί της θεραπείας με MSC, όπως ο κίνδυνος ανοσοαπόρριψης, η καρκινογένεση και η σύντομη διάρκεια ζωής in situ, ξεπερνιούνται με τη χρήση μη κυτταρικών σωματιδίων αντί για ζωντανά κύτταρα [ 19 ]. Επιπλέον, η ικανότητα παραγωγής EVs από αθανατοποιημένες κυτταρικές σειρές αντί για πρωτογενή κύτταρα μειώνει επίσης τη μεταβλητότητα από παρτίδα σε παρτίδα, βοηθά στις αξιολογήσεις QC και μειώνει το συνολικό κόστος [ 20 ].
Εικονα 1. Πιθανά πλεονεκτήματα για τη θεραπεία με MSC-EVs (μπλε) σε σύγκριση με το πλάσμα πλούσιο σε αιμοπετάλια (PRP) και τις θεραπείες MSC (κόκκινο). Το PRP είναι ένα συστατικό του αίματος ενός ασθενούς (εγχυόμενο ενδοαρθρικα) που διαθέτει μεγάλες συγκεντρώσεις αιμοπεταλίων και αναγεννητικών παραγόντων. Δίνονται η πηγή, η βασική περιγραφή και οι προκλήσεις για κάθε θεραπεία, καθώς και η προέλευσή τους. Δύο από τις κύριες προκλήσεις που εμπλέκονται στην προσέγγιση PRP παρακάμπτονται από τη θεραπεία με MSC-EVs, επειδή τα EVs είναι κυρίως ανεξάρτητα από τον δότη και καλλιεργούνται και παράγονται σύμφωνα με συνθήκες ορθής παρασκευαστικής πρακτικής (GMP). Η πιθανή καρκινογένεση της θεραπείας με MSC ανατρέπεται χρησιμοποιώντας ακυτταρικά σωματίδια αντί για ζωντανά κύτταρα. Από αυτό, η ικανότητα παραγωγής EVs από αθανατοποιημένες κυτταρικές σειρές αντί για πρωτογενή κύτταρα μειώνει επίσης τη μεταβλητότητα από παρτίδα σε παρτίδα του προϊόντος. Αν και η θεραπεία PRP και MSC έχουν λάβει μεγαλύτερη έρευνα σε κλινικές δοκιμές, τα MSC-EVs έχουν αρχίσει να υποβάλλονται σε κλινικές δοκιμές σταδίου 1-2 σε θεραπευτικά προϊόντα ΟΑ.
Μέχρι στιγμής, πολυάριθμες μελέτες in vitro έχουν καταφέρει να καταδείξουν την αποτελεσματικότητα των MSC-EVs στη μείωση της απόπτωσης, της πυρόπτωσης των χονδροκυττάρων τύπου OA και της απελευθέρωσης προφλεγμονωδών και καταβολικών μορίων, καθώς και στην αύξηση της βιωσιμότητας, της μετανάστευσης και των αναβολικών τους ικανοτήτων [ 21 , 22 , 23 , 24 , 25 ]. Επιπλέον, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει την αποτελεσματικότητα των MSC-EVs στην εξασθένηση της προφλεγμονώδους ενεργοποίησης και της σηματοδότησης πόνου των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος [ 26 , 27 , 28 , 29 ]. Ενώ η πηγή και η γενεαλογία των MSC του ξενιστή παραμένουν μεταβλητές, η παραγωγή και ο χαρακτηρισμός των παραγόμενων EVs ακολουθούσαν κανονικά τις πιο πρόσφατες οδηγίες ISEV [ 12 ], και η αυξανόμενη συναίνεση αποκάλυψε θετικά αποτελέσματα στην πλειονότητα των μελετών in vitro [ 8 , 16 , 30 , 31 ]. Ολοκληρωμένες μελέτες φορτίων MSC-EVs έχουν εντοπίσει τα πιο υποσχόμενα υποψήφια μόρια για ενσωμάτωση σε «τεχνητα σχεδιασμενα EVs», όπως συζητήθηκε προηγουμένως [ 16 , 26 , 32 , 33 , 34 ]. Ωστόσο, ακόμη και σε προηγμένα τρισδιάστατα μοντέλα καλλιέργειας in vitro, τα πολύπλοκα βιομηχανικά και παθοφυσιολογικά περιβάλλοντα των αρθρώσεων δεν μπορούν να αναπαραχθούν πλήρως [ 35 ], καθιστώντας απαραίτητες προκλινικές αξιολογήσεις σε ζωικά μοντέλα.
Ανασκοπήσεις και μετα-αναλύσεις έχουν περιγράψει την αποτελεσματικότητα των ενδοαρθρικά εγχυόμενων MSC-EVs σε μια ποικιλία ζωικών μοντέλων ΟΑ [ 15 , 16 , 35 ]. Όσον αφορά την πηγή των γονικών κυττάρων και των ζωικών ειδών, οι προηγουμένως χρησιμοποιούμενες προσεγγίσεις παραμένουν μεταβλητές. Μετά από επιτυχημένες δοκιμές EVs από τα MSC των ζώων ξενιστών [ 36 , 37 ], πιο πρόσφατες μελέτες έχουν επικεντρωθεί σε ανθρώπινα MSC-EVs, κυρίως από το μυελο των οστων (BM) [ 23 , 33 , 38 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 , 44 ] και τους λιπώδεις ιστούς [ 25 , 28 , 29 , 45 , 46 ], αλλά και από τον αρθρικό υμένα [ 47 , 48 , 49 , 50 , 51 , 52 , 53 , 54 ] ή τον ομφάλιο λώρο (UC) [ 55 , 56 ]. Σύμφωνα με αυτές τις μελέτες, τα ακόλουθα συγκεκριμένα φορτία έχουν διερευνηθεί και αποδειχθεί αποτελεσματικά: miR-92a-3p, miR-136-5p, miR-3960, miR-125a-5p, miR-361-5p, LncRNA NEAT1 και lncRNA MEG-3 για MSC-EVs που προέρχονται από το μυελό των οστών, miR-100-5p για MSC-EVs που προέρχονται από λιπώδη ιστό, miR-26a-5p, miR-155-5p, circRNA3503, miR-140-5p και miR-31 για MSC-EVs που προέρχονται από το αρθρικό υμένα και LncRNA H19, miR-1208 και circHIPK3 απο UC-MSC-EVs. Ωστόσο, οι άμεσες συγκρίσεις στην ίδια μελέτη της αποτελεσματικότητας των EVs ή των φορτίων τους από διαφορετικές πηγές ιστών MSC, για παράδειγμα, μυελό των οστών και λιπώδη ιστό, παραμένουν σπάνιες [ 57 ]. Παρόλο που έχει δοθεί μεγάλη προσοχή στα φορτία που βασίζονται σε νουκλεϊκά οξέα, λίγες μελέτες έχουν διερευνήσει συγκεκριμένα φορτία πρωτεϊνών, όπως το CD10 [ 28 ] και το CD90 [ 47 ], και έχουν αποδείξει την αποτελεσματικότητα όσον αφορά την ενισχυμένη αποκατάσταση του κατεστραμμένου χόνδρου και την αντιφλεγμονώδη ικανότητά τους.
Τα μικρά ζώα (ποντίκια και αρουραίοι) αντιπροσωπεύουν το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είδος, ακολουθούμενα από τα κουνέλια [ 43 , 47 ] και περιστασιακά, τα μίνι χοιρίδια [ 62 ]. Οι δόσεις των χορηγούμενων MSC-EVs υπολογίστηκαν συνήθως ως αριθμός σωματιδίων ή, λιγότερο συχνά, κατά βάρος, με ορισμένες μελέτες να αναφέρουν επιπλέον τον αριθμό των γονικών MSC [ 28 , 29 , 38 ]. Τα προγράμματα θεραπείας και οι περίοδοι παρακολούθησης διέφεραν σημαντικά, ανάλογα με το ζωικό μοντέλο και το μοναδικό πρωτόκολλο της μελέτης. Ορισμένες μελέτες χρησιμοποίησαν μεμονωμένες ενέσεις ενδοαρθρικα. Ωστόσο, η πλειονότητα των μελετών ευνοούσε πολλαπλές ενέσεις σε ημερήσια ή εβδομαδιαία διαστήματα ανάλογα με το ζωικό μοντέλο και τον τρόπο με τον οποίο είχαν προκληθεί οι αλλαγές στην ΟΑ (ενζυματικά, χημικά ή χειρουργικά). Οι ομάδες ελέγχου συνήθως αποτελούνταν από ομάδες «sham» (συνήθως PBS, ο ίδιος όγκος με τα EVs) και «ΟΑ» (προκληθείσες από ΟΑ αλλά όχι θεραπευμένες), ενώ ορισμένες μελέτες περιελάμβαναν επιπλέον υγιείς αρθρώσεις. Τα γονικά MSC ως ομάδα σύγκρισης για την αξιολόγηση της σχετικής αποτελεσματικότητας χρησιμοποιήθηκαν λιγότερο συχνά [ 38 , 45 ]. Οι πιο συνηθισμένες περίοδοι παρακολούθησης ήταν 4-6 εβδομάδες (για ποντίκια) και 4-8 εβδομάδες (για αρουραίους), αν και μικρότερες περίοδοι εξετάστηκαν για μετατραυματικά μοντέλα οστεοαρθρίτιδας, όπως μοντέλα που προκαλούνται από ρήξη ολεανολικού οξέος ή χειρουργικη ρηξη του πρόσθιου χιαστού συνδέσμου (και τα δύο σε ποντίκια) [ 39 , 41 ].
Όπως αναφέρθηκε, οι ενέσεις ενδοαρθρικης εγχυσης ήταν η πιο κοινή μέθοδος, αλλά όχι η μόνη, χορήγησης MSC-EVs. Οι υδρογέλες φορτωμένες με EVs γίνονται ένα ολοένα και πιο δημοφιλές μέσο χορήγησης MSC-EVs, επειδή ενώ είναι ενέσιμες, μπορούν να συνδυαστούν με τρισδιάστατη βιοεκτύπωση [ 63 ]. Για παράδειγμα, μια προσφατη μελέτη χρησιμοποίησε ένα εγχυμένο ικρίωμα υδρογέλης για την αποκατάσταση της μιτοχονδριακής λειτουργίας σε δυσλειτουργικά χονδροκύτταρα, την εξασθένηση της εκφύλισης των χονδροκυττάρων και τη διάσωση εκφυλισμένου χόνδρου σε ένα μοντέλο οστεοχόνδρινου ελαττώματος σε ποντίκια [ 64 ]. Η εφαρμογή υδρογέλων έχει τα οφέλη της χορήγησης MSC-EVs χωρίς ταχεία απομάκρυνση φορτίου και τυχαία διαταραχή του χόνδρου, καθώς και στοχευμένη αποικοδόμηση σε απόκριση σε ερεθίσματα ΟΑ (όπως pH και θερμοκρασία) που εξασφαλίζει ακριβή χορήγηση στο συγκεκριμένο σημείο τραυματισμού ή φλεγμονής [ 64 , 65 ]. Η ικανότητα στόχευσης των EVs μπορεί επίσης να ενισχυθεί με την τροποποίηση της επιφάνειάς τους. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τη γενετική τροποποίηση των γονικών MSC, επιτρέποντας στα MSC-EVs να εκφράζουν πρωτεΐνες και άλλα μόρια με υψηλή συγγένεια με τους επιφανειακούς υποδοχείς στα κύτταρα-στόχους [ 26 , 66 ]. Η συστηματική χορήγηση EVs μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη στόχευση χονδροκυττάρων βαθιάς στιβάδας και κυττάρων που βρίσκονται στο υποχόνδριο των οστών, όπως οστεοκύτταρα και οστεοκλάστες, τα οποία δεν είναι εύκολα προσβάσιμα όταν χρησιμοποιούνται ενέσεις ενδοφλέβιας ένεσης [ 67 , 68 ].
Οι αξιολογήσεις των αποτελεσμάτων παρουσίασαν αρκετά καλή ομοιομορφία και συνήθως μετρούμενες δομικές βελτιώσεις κατά τη χρήση των συστημάτων βαθμολόγησης της Osteoarthritis Research Society International (OARSI) ή της International Cartilage Repair Society (ICRS). Η ιστολογία και η ανοσοϊστοχημεία χρησιμοποιήθηκαν για να καταδειχθεί η αύξηση των αναβολικων δεικτών του χόνδρου, όπως το κολλαγόνο II και η αγγρεκάνη, και οι μειώσεις των καταβολικών ενζύμων του χόνδρου, όπως οι κολλαγενάσες και οι αγγρεκανάσες. Ομοίως, επειδή έχει περιγραφεί καλά ότι κατά την εξέλιξη της οστεοαρθρίτιδας, ο αρθρικός υμένας και το υποεπιγονατιδικό λιπώδες επίθεμα χρησιμεύουν ως πηγή νευροπεπτιδίων που μεταδίδουν τον πόνο, είναι ανοσοποιητικά και τροποποιούν τη φλεγμονή [ 26 , 69 , 70 ], πολλές μελέτες έχουν επικεντρωθεί στις επιδράσεις των MSC-EVs στη φλεγμονή και την αντιστροφή του πόνου. Συγκεκριμένα, η χορήγηση ενδοαρθρικα MSC-EVs οδηγεί σε έναν αναγεννητικό ανοσοποιητικό φαινότυπο που χαρακτηρίζεται από υψηλότερη διείσδυση των αντιφλεγμονωδών μακροφάγων M2 έναντι των προφλεγμονωδών μακροφάγων M1, με ταυτόχρονη μείωση των προφλεγμονωδών IL-1β και TNF-α και αύξηση των αντιφλεγμονωδών κυτοκινών του αρθρικού υμένα IL-10 [ 29 , 47 , 48 , 50 , 54 , 56 , 59 ]. Οι αναλύσεις πόνου ή βάδισης και οι μετρήσεις συστηματικών αλλαγών στους βιοδείκτες ορού παραμένουν λιγότερο συχνές. Όταν εξετάστηκαν, η συμπεριφορά του πόνου και η κίνηση των αρθρώσεων έτειναν να εμφανίζουν ανάκαμψη, υποδηλώνοντας τα διακριτά οφέλη για την υγεία αυτής της θεραπείας [ 45 , 65 ].
Επιπλέον, όπως αναφέρθηκε, υπάρχουν σημαντικές ρυθμιστικές προκλήσεις κατά τη χρήση πρωτογενών MSC ως κυττάρων που παράγουν EVs [ 71 ]. Για να ξεπεραστούν αυτά τα εμπόδια και να μειωθεί η ετερογένεια από παρτίδα σε παρτίδα, τα αθανατοποιημένα πρωτογενή MSC ή οι σειρές MSC που προέρχονται από εμβρυικα βλαστοκυτταρα (hES) αντιπροσωπεύουν μια ελκυστική εναλλακτική λύση [ 30 , 72 ]. Μεγαλύτερα ζωικά μοντέλα πρέπει να χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο και έχουν ήδη αρχίσει να χρησιμοποιούνται για τη δοκιμή θεραπειών MSC-EVs για την οστεοαρθρίτιδα. Για παράδειγμα, σε μια πρόσφατη μελέτη μοντέλου μικρών χοίρων, ο συνδυασμός MSC-EVs και υαλουρονικού οξέος χορηγήθηκε ενδοαρθρικά σε εβδομαδιαία διαστήματα και απέδειξε την προώθηση της λειτουργικής οστεοχόνδρινης αποκατάστασης χρησιμοποιώντας μαγνητική τομογραφία και μικροϋπολογιστική τομογραφία, καθώς και χρησιμοποιώντας ιστολογικές και βιομηχανικές δοκιμές [ 62 ]. Ο σχεδιασμός αυτής της μελέτης προσέφερε ένα κλινικά μεταφράσιμο πρωτόκολλο για μια μελλοντική κλινική δοκιμή. Τα άλογα μπορεί να αντιπροσωπεύουν ένα άλλο κατάλληλο μεγάλο μοντέλο δοκιμής, καθώς βιώνουν βαρυτικές επιπτώσεις στις αρθρώσεις, παρόμοια με τους ανθρώπους, και είναι επιδεκτικά αρθροσκοπικής παρέμβασης, διαγνωστικής απεικόνισης και επαναλαμβανόμενης συλλογής δειγμάτων [ 73 ]. Με στόχο την παροχή αποτελεσματικής θεραπείας το συντομότερο δυνατό και δεδομένης της σπανιότητας των επιλογών διαχείρισης της νόσου για σωματικά δραστήρια άτομα ή άτομα με οστεοαρθρίτιδα υψηλού δεικτη μαζας σωματος (ΔΜΣ), η χρήση ζωικών μοντέλων με ήπια και μεταβολική οστεοαρθρίτιδα θα ήταν ένας άλλος παραγωγικός τρόπος για να προχωρήσουμε [ 62 ].
Αυτή τη στιγμή βρίσκονται σε εξέλιξη παγκοσμια πέντε κλινικές δοκιμές στον τομέα της αναγέννησης οστεοαρθρίτιδας με MSC-EVs, οι οποίες στοχεύουν όλες στην πρώιμη έως μέτρια οστεοαρθρίτιδα γόνατος και περιλαμβάνουν ενδοαρθρικες ενέσεις. Βρισκόμενες στα αρχικά στάδια της κλινικής έρευνας, οι δοκιμές αξιολογούν κυρίως την πιθανότητα ανεπιθύμητων ενεργειών που προκύπτουν από τη θεραπεία. Ωστόσο, δύο δοκιμές έχουν προχωρήσει στη βελτιστοποίηση της δόσης και στοχεύουν στη σύγκριση κλινικών βελτιώσεων μετά από 1 έτος. Λόγω του ότι η θεραπεία με MSC-EVs βρίσκεται σε αρχικό στάδιο, οι κλινικές δοκιμές δεν έχουν ακόμη δημοσιεύσει τα αποτελέσματά τους.
Συνολικά, οι προκλινικές μελέτες δείχνουν ότι τα MSC-EVs μπορούν να ρυθμίσουν και να αποτρέψουν τα συμπτώματα στην οστεοαρθρίτιδα, κυρίως αποκαθιστώντας έναν υγιή φαινότυπο χονδροκυττάρων και μετριάζοντας τη σηματοδότηση φλεγμονής και πόνου. Αυτά τα μοντέλα είναι πολύ χρήσιμα για τη βελτιστοποίηση της δόσης και την ανάπτυξη αποτελεσματικών φορέων και μεθόδων χορήγησης. Η μελλοντική εργασία θα πρέπει να στοχεύει στην τυποποίηση ζωικών μοντέλων, δόσεων EVs και χρονοδιαγραμμάτων χορήγησης, προκειμένου να διασφαλιστεί η συνέπεια μεταξύ των μελετών και η επιλογή των πιο αποτελεσματικών παρασκευασμάτων EVs. Θα πρέπει να συνεχιστεί η ανάπτυξη τρισδιάστατων μοντέλων αρθρώσεων, καθώς και νέων τεχνολογιών για την ενσωμάτωση περαιτέρω θεραπευτικών και στοχευτικών παραγόντων, όπως miRNAs και πρωτεΐνες, στα κατασκευασμένα EVs. Μέχρι πρόσφατα, η κλινική εφαρμογή φαινόταν μακρινή λόγω των προκλήσεων που σχετίζονται με τον τροπισμό των EVs, την περιορισμένη εγγενή θεραπευτική αποτελεσματικότητα, τις οδούς χορήγησης, τη βιοδιαθεσιμότητα και τη μακροπρόθεσμη θεραπευτική αποτελεσματικότητα. Προς το παρόν, προηγμένα πρωτόκολλα για τη δημιουργία MSC-EVs και ο συνδυασμός τους με νέα βιοϋλικά έχουν δείξει τα σημαντικά θεραπευτικά οφέλη των MSC-EVs σε ζωικά μοντέλα οστεοαρθρίτιδας. Οι πρώτες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους έχουν ξεκινήσει για να ελεγχθεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα των μη τροποποιημένων EVs. Επομένως, τα MSC-EVs μπορούν να θεωρηθούν μια πολλά υποσχόμενη νανο-ανοσορυθμιστική και αναβολική μέθοδος για θεραπείες μυοσκελετικών παθήσεων και ιδιαίτερα για την οστεοαρθρίτιδα.
