Пульмосферы, трехмерные многоклеточные сфероиды, состоящие из клеток легких отдельных пациентов, показали свою эффективность в прогнозировании эффективности лекарств от идиопатического легочного фиброза, согласно выводам ученых из Университета Алабамы в Бирмингеме, представленным сегодня в журнале JCI Insight. Американское общество клинических исследований.
Пульмосферы – это крошечные сферы диаметром около одного миллиметра, которые содержат все различные типы клеток, обнаруживаемые в легком человека, и выращиваются из ткани, полученной в результате хирургической биопсии легкого. Пульмосферы дают исследователям трехмерную модель для изучения различных аспектов клеточной биологии и механизмов заболевания.
"Наши результаты показывают, что пульмосферы имитируют микросреду в легких и служат в качестве персонализированной и прогностической модели для оценки реакции на антифибротические препараты у пациентов с ИЛФ," сказала Вина Энтони, M.D., профессор отделения легочной медицины, аллергии и реанимации медицинского факультета и главный исследователь исследования.
Исследовательская группа UAB выращивала пульмосферы у 20 пациентов с идиопатическим фиброзом легких – разрушительного заболевания легких – и у девяти пациентов контрольной группы. Затем они исследовали, реагируют ли пульмосферы на одно из двух обычно используемых лекарств от ИЛФ.
"Лекарства от IPF нет, но есть два одобренных FDA препарата, которые могут помочь замедлить скорость спада, вызванного заболеванием, и улучшить качество жизни," сказал Антоний. "Не все пациенты реагируют на оба препарата, а некоторые не реагируют ни на один из них. Наличие надежного клинического теста, который может предсказать, какой препарат лучше всего подходит для какого пациента срочно требуется."
Пульмосферы выращивали до пригодного для использования размера примерно через 24 часа после биопсии, а затем подвергали воздействию двух препаратов, пирфенидона и нинтеданиба. В течение примерно 16 часов исследователи смогли наблюдать, положительно ли реагируют сферы на одно, оба или ни одно из лекарств.
"Это прекрасный пример точной медицины," сказал Виктор Танникал, М.D., профессор и директор отделения легочной медицины, аллергии и реанимации и соавтор исследования. "Использование пульмосфер, полученных из собственных клеток пациента, может позволить клиницистам подбирать конкретные лекарства для конкретного пациента, не подвергая этого пациента потенциальным побочным эффектам или вреду от лечения, которое вряд ли будет эффективным."
Из 20 субъектов, включенных в это исследование, три пациента реагировали только на нинтеданиб, а у четырех пациентов – только на пирфенидон. Пульмосфера одиннадцати пациентов реагировала на оба препарата, а дыхательная среда двух пациентов не реагировала ни на один из препаратов.
Исследователи подтвердили результаты, проследив за пациентами с течением времени, установив, что реакция, предсказываемая пульмосферой, клинически наблюдалась у пациентов.
Энтони говорит, что существует острая необходимость в улучшенной модели прогнозирования IPF. Животные модели заболевания неутешительны, а более традиционных двумерных клеточных моделей недостаточно.
"Легкие – это трехмерные органы, и чтобы по-настоящему понять динамику воздействия лекарств IPF на заболевание, нам нужна трехмерная модель, которая содержит все типы клеток, обнаруженных в легком, и которая способна функционировать как микрокосм легкого," Антоний сказал. "Многие препараты показали себя многообещающими в доклинических исследованиях, но не прошли последующие клинические испытания. Трехмерное моделирование может изменить это."
Энтони говорит, что пульмосферы были разработаны при исследовании рака как средство нацеливания на потенциальные лекарства. Отличительной чертой IPF является агрессивное вторжение клеток, известных как миофибробласты, которое отражает инвазивный фенотип злокачественных клеток, что дает исследователям основания полагать, что пульмосферы могут работать при IPF. Испытание UAB было первым исследованием пульмосфер в IPF.
Энтони также надеется, что современные методы открытия лекарств, использующие технологию высокопроизводительного скрининга для быстрого скрининга многочисленных соединений на предмет свойств, изменяющих болезнь, будут усовершенствованы за счет использования пульмосфер.
"Сейчас на стадии разработки находится много потенциальных терапевтических агентов для IPF, и этот метод может оказаться очень эффективным способом определения наиболее многообещающих," она сказала.
Танникал является программным директором гранта проекта трансляционной программы, спонсируемого Национальным институтом сердца, легких и крови, который направлен на определение новых диагностических и терапевтических подходов к фиброзной болезни легких.
"Без поддержки NHLBI и, в частности, механизма финансирования tPPG, биорепозиторий тканей, который имел решающее значение для разработки этих инновационных методов скрининга, был бы невозможен," он сказал.
Финансирование исследования предоставили Национальные институты здравоохранения. NIH описывает IPF как заболевание, при котором ткань глубоко в легких со временем становится толстой и жесткой или покрывается рубцами. По мере утолщения легочной ткани легкие не могут должным образом доставлять кислород в кровоток.
IPF – серьезное заболевание, которое обычно поражает людей среднего и пожилого возраста. IPF неизлечима, и многие люди живут всего от трех до пяти лет после постановки диагноза.