U ljudskom telu, pluća i njihova vaskulatura se mogu uporediti sa zgradom sa složenim vodovodnim sistemom. Krvni sudovi pluća su cevi neophodne za transport krvi i hranljivih materija za isporuku kiseonika i uklanjanje ugljen-dioksida. Slično tome kako cevi mogu da zarđaju ili začepe, ometajući normalan protok vode, oštećenja od respiratornih virusa, poput SARS-CoV-2 ili gripa, mogu da ometaju ovaj „vodovodni sistem“.
U nedavnoj studiji, istraživači su razmatrali kritičnu ulogu vaskularnih endotelnih ćelija u popravci pluća. Njihov rad, objavljen u Science Translational Medicine , vodio je Andrev Vaughan sa Veterinarske škole Univerziteta u Pensilvaniji i pokazuje da su, korišćenjem tehnika koje isporučuju vaskularni endotelni faktor rasta alfa (VEGFA) preko lipidnih nanočestica (LNP), bili u stanju da u velikoj meri poboljša načine popravke ovih oštećenih krvnih sudova, slično tome kako vodoinstalateri krpe delove polomljenih cevi i dodaju nove.
„Dok su naša laboratorija i drugi ranije pokazali da su endotelne ćelije među neopjevanim herojima u popravljanju pluća nakon virusnih infekcija poput gripa, ovo nam govori više o priči i baca svjetlo na molekularne mehanizme u igri“, kaže Vaughan, asistent profesor biomedicinskih nauka na Penn Vet.
„Ovde smo identifikovali i izolovali puteve koji su uključeni u popravku ovog tkiva, isporučili mRNK u endotelne ćelije, i shodno tome primetili poboljšani oporavak oštećenog tkiva. Ovi nalazi ukazuju na efikasniji način da se podstakne oporavak pluća nakon bolesti poput COVID-19. “
Otkrili su učešće VEGFA u ovom oporavku, dok su se nadovezali na rad u kojem su koristili sekvenciranje RNK jedne ćelije da identifikuju transformišući faktor rasta beta receptor 2 (TGFBR2) kao glavni signalni put.
Istraživači su videli da kada je TGFBR2 nedostajao, zaustavio je aktivaciju VEGFA. Ovaj nedostatak signala učinio je ćelije krvnih sudova manje sposobnim da se razmnožavaju i obnavljaju, što je od vitalnog značaja za razmenu kiseonika i ugljen-dioksida u sitnim vazdušnim kesama pluća.
„Znali smo da postoji veza između ova dva puta, ali to nas je motivisalo da vidimo da li bi isporuka VEGFA mRNA u endotelne ćelije mogla poboljšati oporavak pluća nakon povrede uzrokovane bolešću“, kaže prvi autor Gan Zhao, postdoktorski istraživač u Vaughanu Lab-u.
Vaughan Lab je tada kontaktirao Majkla Mičela sa Škole za inženjerstvo i primenjene nauke, čija je laboratorija specijalizovana za LNP, da vidi da li bi isporuka ovog mRNA tereta bila izvodljiva.
„LNP-ovi su bili odlični za isporuku vakcina i pokazali su se neverovatno efikasnim transportnim sredstvom za genetske informacije. Ali ovde je izazov bio da se LNP-ovi unesu u krvotok, a da oni ne odu u jetru, gde imaju tendenciju da se skupljaju jer im daje porozna struktura favorizuju supstance koje prolaze iz krvi u ćelije jetre radi filtracije“, kaže Mičel, vanredni profesor bioinženjeringa na Penn Engineeringu i koautor rada.
„Dakle, morali smo da osmislimo način da specifično ciljamo endotelne ćelije u plućima.“
Lulu Ksue, postdoktorski istraživač u laboratoriji Mitchell i koautor rada, objašnjava da su oni konstruisali LNP da ima afinitet prema endotelnim ćelijama pluća, što je poznato kao ekstra hepatična isporuka, koja ide dalje od jetre.
