Gyulladáscsökkentő makrofágok traumás agysérülés kezelésében

A PNAS Nexus folyóirat januári számában jelent meg a Harvard University kutatóinak cikke, amelyben a traumás agysérülések (TBI; traumatic brain injury) kezelésének egy új módszerét ismertették: gyulladáscsökkentő hatóanyagot tartalmazó makrofágokat injektáltak a sérült szövetekbe a további károsodás mérséklése érdekében.

A kutatócsoport korong alakú, "hátizsáknak" (backpack) nevezett mikrorészecskéket hozott létre, amelyek gyulladáscsökkentő molekulákat tartalmaztak, majd közvetlenül a makrofágokhoz csatolták őket. Ezek a molekulák a sérülést szenvedett szövetbe érkezve képesek voltak gyulladáscsökkentett állapotban tartani a sejteket.

Az Egyesült Államokban évente több mint egymillió ember szenved traumás agysérülést, közülük körülbelül 230 ezer ember kerül kórházba, és közel 70 ezer ember veszti életét a TBI-vel kapcsolatos okok, szövődmények miatt. A TBI során az agyszövetben bekövetkezett károsodást jelenleg csak tünetileg lehet kezelni, és a szövetkárosodás egyik fő mozgatórugója az agyban elszabaduló gyulladásos kaszkád. Ahogy a sejtek elpusztulnak az ütéstől, gyulladáskeltő citokinmolekulák több típusát szabadítják fel, amelyek az immunsejteket a helyszínre vonzzák. Ugyanezek a citokinmolekulák azonban a vér-agy gátat is megbonthatják, ami miatt vér szivárog az agyba. Az agyban felgyülemlő vér duzzanatot, oxigénszállítási zavarokat okoz, ami tovább fokozza a gyulladást, így a vérzés és a szövetkárosodás ördögi körét hozza létre.

“Általánosan elfogadott nézet, hogy a gyulladáscsökkentő terápiák hatékonyak lehetnek a TBI kezelésében, de eddig egyik sem bizonyult klinikailag hatékonynak. A makrofágokkal végzett korábbi munkánk megmutatta, hogy a “hátizsákos” technológiánkkal hatékonyan tudjuk irányítani a viselkedésüket, amikor megérkeznek a sérülés helyszínére” - nyilatkozta a cikk egyik társszerzője, Rick Liao.

A makrofágok nagyon képlékeny sejtek, és képesek “váltani” a gyulladást okozó (pro-inflammatorikus) és gyulladáscsökkentő (anti-inflammatorikus) állapotok között. A Harvard kutatócsoportja egy korábbi munkája során már használta a makrofágok ezen tulajdonságát: akkor tumorsejtek környezetében próbáltak az immunsejteket odacsalogató gyulladásos környezetet létrehozni. Ebben az új projektben ennek az ellenkezőjét próbálták elérni: a makrofágok arra ösztönözni, hogy “nyugalomban” tartsák az agysérülés közvetlen környezetében található sejteket, szöveteket.

Ehhez egy olyan mikroszkopikus korong alakú “hátizsákot” használtak, amely két gyulladáscsökkentő molekula vékony rétegét tartalmazta: dexametazont, azaz egy szteroidot, és az interleukin-4-et, egy olyan citokint, amely a makrofágokat a gyulladáscsökkentő állapot elfogadására ösztönzi. Ezután ezeket a mikroszemcséket in vitro inkubálták emberi és sertés makrofágokkal, és azt látták, hogy a hátizsákok stabilan megtapadtak a sejteken anélkül, hogy bármilyen negatív hatást váltottak volna ki. Laboratóriumi körülmények között azt is megfigyelték, hogy a hátizsákok alkalmazása csökkentette a pro-inflammatorikus biomarkerek expresszióját, és növelte az anti-inflammatorikus biomarkerek expresszióját, a sertés makrofágokat pedig gyógyuló állapotban tartotta.

Ahhoz azonban, hogy bebizonyítsák, hogy ez az eltolódás élő szervezetben is működik, in vivo kellett tesztelniük a hátizsákkal ellátott makrofágokat. Azért választották a sertést modellszervezetként, mert az agyuk szerkezete és a sérülésekre adott válaszreakciói jobban utánozzák az emberekét, mint az egereké.

“A sertéseken végzett vizsgálathoz 100 millió makrofágra és 200 millió hátizsákra volt szükségünk alanyonként - ez felel meg egy embernek beadott mennyiség nagyságrendjének - és sok segítő kézre.” A végső csapat több mint 20 tagból állt, akik a Wyss Intézet, a Harvard, az MIT és a Massachusetts General Hospital (MGH) munkatársai voltak. Miután elegendő hátizsákos sertés makrofágot hoztak létre, négy órával a TBI után befecskendezték őket a sertések véráramába. Hét nappal később elemezték az állatok agyát.

A kezelésben részesült sertéseknél a makrofág sejtek magas koncentrációját mutatták ki a sérülés helyét közvetlenül körülvevő területen, a sérült szövetek kiterjedése pedig 56%-kal kisebb volt, és lényegesen kevesebb vérzést figyeltek meg náluk, mint a kezeletlen állatoknál. A helyi immunsejtekben a CD80 nevű pro-inflammatorikus aktivációs marker kisebb mennyiségben volt jelen, ami azt jelzi, hogy a makrofágok az agyban a kiterjedt gyulladáscsökkentés révén végezték el a további károk megelőzését. Az adatokat alátámasztja, hogy a gyulladás két oldható biomarkerének szintje a vérben és az agy-gerincvelői folyadékban is alacsonyabb volt a kezelt állatokban, mint a kezeletlen modellszervezetekben. A makrofág-kezelés nem okozott semmilyen váratlan nemkívánatos hatást.

A kutatócsoport a jövőben olyan vizsgálatokat tervez, amelyek célja annak pontos tisztázása, hogy gyulladáscsökkentő makrofágterápiájuk hogyan befolyásolja a vér-agy gát integritását a vérzés megelőzése érdekében, ami más állapotok, például vérzéses stroke kezelésében is ígéretes lehet.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Using the body's own cells to treat traumatic brain injury

Backpack-mediated anti-inflammatory macrophage cell therapy for the treatment of traumatic brain injury

Irodalmi hivatkozás:

Neha Kapate et al, Backpack-mediated anti-inflammatory macrophage cell therapy for the treatment of traumatic brain injury, PNAS Nexus (2023). DOI: 10.1093/pnasnexus/pgad434