Rund 8,5 Millionen Menschen in den USA leiden an einer peripheren Arterie Krankheit (PAVK), eine Verengung der Arterien in den Beinen oder Armen (Häufig durch den Aufbau von Fettsäuren Plaques), die können schneiden Sie die Durchblutung der Gliedmaßen, verursacht Absterben von Gewebe, Gangrän und sogar amputation. Strategien zur Bekämpfung der PAD durch die Bereitstellung von verbindungen, die Förderung der Angiogenese (das Wachstum neuer Blutgefäße) zu umgehen, die blockierten Arterien, wurden untersucht, aber weitgehend gescheitert, um die Ergebnisse zu verbessern. Mehr kürzlich, es hat gewesen zunehmende Interesse an der Nutzung des körpereigenen Immunsystems zur Behandlung von Ischämie, da einige Zellen des Immunsystems sind bekannt zu sezernieren Blut-Gefäß-die Förderung der verbindungen. Aber, erste therapeutische Immunzellen zu konzentrieren und sezernieren eine ausreichende Menge der gewünschten verbindungen, in denen neue Blutgefäße benötigt werden, bleibt eine Herausforderung.
Ein neuer Ansatz von Forschern an der Harvard Wyss Institut für Biologisch Inspirierte Engineering und John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) nutzt die überraschende Kombination von implantierbaren Biomaterialien Gerüste und kindheit Impfstoffe um dieses problem zu lösen. In den Modellen von Mäusen mit hindlimb ischemia (eine schwere form der PAD), Ihre Technik erhöht die Konzentration von T-Zellen in der ischämischen Seite und stimuliert die Angiogenese, Durchblutung und Muskel-Faser-regeneration für bis zu zwei Wochen. Die Studie berichtet, in der die Wissenschaft Fortschritte.
„Einer der aufregendsten Aspekte dieser Arbeit ist, dass es bietet eine neue Methode zur Verbesserung der Bildung von Blutgefäßen, die sich nicht auf traditionelle Biologika, wie Zellen, Wachstumsfaktoren und Zytokine, die in der Regel verwendet, um zu fördern die vaskularisierung,“ sagte ersten Autor Brian Kwee, Ph. D., ein ehemaliger student an der Wyss Institut und MEERE, die jetzt ein postdoctoral research fellow bei der FDA. „Auch allgemein legt nahe, dass Fortschritte in der biotechnologisch hergestellten T-Zell-Therapien, die traditionell verwendet zur Behandlung von Krebserkrankungen eingesetzt werden kann, fördern die Wundheilung und regeneration.“
Das biomaterial Scaffolds Kwee und der rest des team hat in der Entwicklung an der Wyss Institut für mehrere Jahre, und hat schon erfolgreich eingesetzt, die das Immunsystem modulieren, das für eine Vielzahl von Zwecken, einschließlich der Behandlung von Krebs-und trapping-T-Zellen, die gegangen, rogue und greifen den Körper. Für die Behandlung von Ischämie, Sie konzentriert sich auf eine bestimmte Art von Immunzellen genannt T-Helfer 2 (TH2) Zellen, die gefunden wurden, zu sezernieren Moleküle, die fördern das Wachstum von Blutgefäßen neben der Produktion von Zytokinen, die Einleitung der Immunantwort.
TH2-Zellen sind auch das entscheidende „memory“ – element von Impfungen gegen Krankheitserreger, als Sie erkennen die Mikroben, die eingeführt wird, durch den Impfstoff und dem Körper helfen, lösen eine Immunreaktion gegen Sie in der Zukunft. Aus Gründen, die noch nicht vollständig verstanden ist, liefert eine kleine Menge von Aluminium in einem Impfstoff verbessert die TH2-Zell-Bildung, und fast alle Amerikaner erhalten Aluminium-haltige kindheit Impfstoffe, die schützen Sie vor einer Vielzahl von Krankheiten. Das Wyss-team hatte eine Ahnung, dass geimpfte Personen könnten möglicherweise montieren eine stärkere TH2-Zell-Antwort, wenn der richtige auslösende antigen eingeführt wurde; und, wenn das antigen aufgenommen wurde, in ein biomaterial, das Gerüst befindet sich in der Nähe einer blockierten Arterie, die TH2-Zellen konnten rekrutiert werden, um das Gerüst und die Freigabe der Angiogenese-Förderung der verbindungen wo Sie benötigt werden, zur Behandlung von Ischämie.
„Diese Methode im wesentlichen nutzt die Tatsache, dass standard-Impfstoffe ‚prime‘ das Immunsystem erkennt bestimmte Antigene. Durch die Wiedereinführung eines Antigens über ein Gerüst in eine sehr lokalisierte Ort, sind wir in der Lage zu gewinnen und zu binden, reicht die TH2-Zellen, dass Sie können effektiv behandeln ischämischen Gewebe und fördern das Wachstum neuer Blutgefäße“, sagte senior Autor David Mooney, Ph. D., wer ist Gründer und Core Fakultätsmitglied an der Wyss Institut sowie der Robert P. Pinkas Familie Professor für Bioengineering an der SEE.
Mooney ‚ s team injizierten Mäusen mit ovalbumin, das primäre protein in Eiweiß, erstellen Sie eine milde Reaktion des Immunsystems, zusammen mit Aluminium-Hydroxid zu imitieren einen menschlichen kindheit Immunisierung Impfstoff. Zwei Wochen später wurden die Mäuse bekamen ein „booster“ mit dem gleichen Impfstoff, und vier Wochen später implantiert wurden mit ovalbumin-haltiger Gerüst in Ihre ischämischen Hinterbeine. Diese Mäuse angezeigt, die höhere zahlen von ovalbumin-spezifischen TH2-Zellen und eosinophilen (Angiogenese-Förderung-Zellen, die aktiviert werden, durch TH2-Zellen) in Ihre ischämischen Muskeln als Mäuse erhalten, dass das Implantat ohne die Grundierung Impfstoff.
Geimpften Mäuse auch angezeigt, einen geringeren Absterben von Gewebe, höher Blut-Gefäß-Dichte, mehr Durchblutung und mehr regenerierende Muskelfasern in Ihrer ischämische Hinterbeine nach zwei Wochen als unvaccinated Mäuse, erhielt das Implantat. Um zu bestätigen, dass die grundierte TH2-Zellen, waren in der Tat verantwortlich für diese Verbesserung, die Forscher eingeführt Antikörper gegen die TH2-Zellen in geimpften Mäusen erhielten das Implantat, und festgestellt, dass neutralisierende TH2-Zellen Umgekehrt die Vorteile beobachtet.
Weitere arbeiten untersuchen, wie änderungen in der timing zwischen Impfung und implantation Einfluss auf die TH2-Zell-Antwort, denn die Menschen sind oft geimpft werden, wenn Sie sehr jung sind, aber entwickeln PAD und Ischämie später im Leben.
„Wir sind sehr froh über diesen proof-of-concept-Studie, da es zeigt, die neuartige Idee, dass Gedächtnis-T-Zellen können verwendet werden, um zu fördern das Wachstum von Blutgefäßen an und unterstützt die Prämisse, dass die Biomaterialien können manipulieren, T-Zellen zu verbessern, die regeneration von beschädigten Geweben,“ sagte Mooney.
„Wir stehen am Beginn eines neuen Zeitalters von Anfang an zu verstehen, inwieweit das Immunsystem die Auswirkungen der menschlichen Gesundheit und Krankheit. Diese Arbeit von unseren Immuno-Materialien, die Plattform hier an der Wyss Institut bietet noch ein weiteres Beispiel dafür, wie eine bioinspirierte Materialien Ansatz zu Sanieren, das Immunsystem kann möglicherweise dazu führen, dass störende medizinische Durchbrüche,“ sagte Wyss-Institut-Gründungsdirektor Donald Ingber, M. D., Ph. D., der auch der Judah Folkman Professor für Vaskuläre Biologie an der Harvard Medical School und der Vaskulären Biologie-Programm an der Boston Kinderkrankenhaus, sowie Professor für Bioengineering an der SEE.
Weitere Autoren des Papiers gehören Bo Ri Seo, Ph. D., Alexander Najibi, Aileen Li, Ph. D., und Tin-Yu Shih vom Wyss Institute und an der Harvard SEAS; und Des Weiße vom Wyss-Institut. Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Institutes of Health, der National Science Foundation und der Wyss Institut für Biologisch Inspirierte Engineering an der Harvard University.