Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe wypławek mogą wspierać naprawę uszkodzonej skóry

Naukowcy z Lund University w Szwecji wykorzystali wyjątkową zdolność regeneracyjną dzikich wypławek odłowionych w parku Pildammsparken w Malmö. W badaniu opublikowanym w ACS Omega wykazali, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe pochodzące od tych organizmów mogą przyspieszać procesy naprawcze w eksperymentalnych modelach uszkodzenia skóry, w tym w modelach ran mechanicznych i oparzeniowych. Wyniki nie oznaczają jeszcze gotowej terapii dla pacjentów, ale wskazują interesujący kierunek badań nad biologicznymi mechanizmami regeneracji tkanek.

W artykule

• Zdolności regeneracyjne dzikich wypławek
• Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe jako nośniki sygnałów biologicznych
• Odłów wypławek z naturalnego środowiska w Malmö
• Badania w modelach skóry i uszkodzeń oparzeniowych
• Potencjalne znaczenie dla terapii ran
• Ograniczenia badania i etap badań podstawowych

Dzikie wypławki jako model regeneracji tkanek

Naukowcy z Lund University w Szwecji zebrali dzikie wypławki z największego parku w Malmö, Pildammsparken. Te niewielkie płazińce od dawna budzą zainteresowanie biologów ze względu na niezwykle rozwiniętą zdolność regeneracji po urazie. W najnowszym badaniu ich potencjał biologiczny został wykorzystany do sprawdzenia, czy cząsteczki sygnałowe uwalniane przez wypławki mogą wspierać gojenie w modelach ludzkiej skóry.

Zespół badawczy z Lund University został wcześniej skontaktowany przez naukowców z koreańskiej firmy zajmującej się pielęgnacją skóry. Celem było poznanie zdolności regeneracyjnych skandynawskich wypławek oraz ocena, czy związane z nimi mechanizmy można wykorzystać w przyszłości w terapiach skórnych. Badanie miało charakter eksperymentalny, podstawowy i in vitro, a więc nie było badaniem klinicznym prowadzonym u pacjentów. Lund University klasyfikuje je jako badanie podstawowe, recenzowaną publikację, badanie eksperymentalne oraz in vitro.

„Byliśmy bardzo zaskoczeni, ponieważ nie jesteśmy laboratorium specjalizującym się w wypławkach, ale sama koncepcja naukowa wydała się ekscytująca – dotyczyła nieoczekiwanego pytania badawczego, którego nikt wcześniej nie podjął” – mówi Martin Hjort, badacz związany z Chemical Biology and Therapeutics at Lund University.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe i komunikacja międzykomórkowa

Wypławki są szczególnie interesujące ze względu na zdolność odtwarzania utraconych struktur ciała. Według materiału Lund University z niewielkich fragmentów jednego osobnika można uzyskać nawet do około 200 regenerujących osobników. Tak duży potencjał regeneracyjny sprawia, że wypławki są ważnym modelem w badaniach nad biologią naprawy tkanek.

Jednym z mechanizmów, który mógłby uczestniczyć w przekazywaniu sygnałów regeneracyjnych, są pęcherzyki zewnątrzkomórkowe. W materiale prasowym Lund University określano je również jako egzosomy, jednak w tytule i metadanych publikacji naukowej zastosowano szerszy termin extracellular vesicles, czyli pęcherzyki zewnątrzkomórkowe. Jest to istotne rozróżnienie, ponieważ egzosomy są jedną z podklas pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, natomiast nie każdy pęcherzyk zewnątrzkomórkowy powinien być automatycznie określany jako egzosom. Tytuł publikacji brzmi: “Wild-Type Scandinavian Planarian-Derived Extracellular Vesicles Accelerate Skin Wound Healing in Burn and Mechanical Injuries”.

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe są niewielkimi strukturami uwalnianymi przez komórki. Mogą przenosić cząsteczki sygnałowe i uczestniczyć w komunikacji międzykomórkowej, wpływając między innymi na wzrost komórek, ekspresję genów i odpowiedź immunologiczną. Wcześniejsze badania sugerowały, że takie cząsteczki mogą wspierać naprawę tkanek w organizmie, z którego pochodzą. Naukowcy z Lund University postawili więc pytanie, czy sygnały pochodzące od wypławek mogą działać regeneracyjnie także w innym organizmie lub modelu biologicznym.

„Aby to zbadać, zdecydowaliśmy się zebrać dzikie wypławki. Chociaż istnieją ustalone modele wypławek hodowanych w warunkach laboratoryjnych, chcieliśmy zbliżyć nasze badania do organizmu występującego w naturalnym środowisku” – wyjaśnia Rakel Bjurling, wówczas badaczka związana z Chemical Biology and Drug Development at Lund University.

Odłów wypławek w Pildammsparken

Za odłów dzikich wypławek odpowiadała Rakel Bjurling. Badacze przygotowali pułapki z surowym mięsem kurczaka jako przynętą i umieścili je w stawach parku Pildammsparken w Malmö. Pięciomilimetrowe wypławki wchodziły do pułapek i żerowały tak długo, aż stawały się zbyt duże, by wydostać się z powrotem.

Po przeniesieniu organizmów do laboratorium badaczka przecinała wypławki na pół, aby pobudzić procesy regeneracyjne i umożliwić pozyskanie uwalnianych przez nie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych. Dziewięć dni po podziale część ogonowa wypławka wykształciła oczy. Po dwóch tygodniach oba zregenerowane osobniki osiągnęły rozmiar porównywalny z rozmiarem pierwotnego wypławka przed przecięciem.

Był to pierwszy przypadek pozyskania takich struktur z dzikich, a nie laboratoryjnych wypławek. Badacze podkreślali, że praca była technicznie wymagająca, ponieważ pęcherzyki określane w materiale prasowym jako egzosomy mają rozmiary zbliżone do wirusów.

„Egzosomy mają mniej więcej taki sam rozmiar jak wirusy, co sprawia, że praca z nimi jest niezwykle żmudna i wymaga dużej precyzji” – mówi Rakel Bjurling.

Badania w modelach skóry i ran

Po pozyskaniu pęcherzyków zewnątrzkomórkowych naukowcy zastosowali je w modelach ludzkiej skóry podobnych do tych, które są wykorzystywane przez firmy kosmetyczne podczas testowania produktów. Po dodaniu cząsteczek sygnałowych pochodzących od wypławek zaobserwowano pogrubienie modelu skóry. Następnie badacze wytworzyli uszkodzenie mechaniczne poprzez nakłucie modelu, aby sprawdzić, czy obecność pęcherzyków zewnątrzkomórkowych wpływa na proces zamykania rany.

W modelu eksperymentalnym gojenie było istotnie przyspieszone. Obserwowano również szybszą regenerację struktur naczyniowych w modelu uszkodzeń o charakterze oparzeniowym. To ważne doprecyzowanie: nie chodzi o wykazanie skuteczności leczenia ran u pacjentów, lecz o wyniki uzyskane w modelach laboratoryjnych, które pozwalają ocenić potencjalne mechanizmy biologiczne i kierunki dalszych badań.

„Badanie sugeruje, że cząsteczki sygnałowe pochodzące od wypławek mogą przyspieszać własne procesy gojenia zachodzące w organizmie człowieka. To pierwszy raz, kiedy wykazano, że możliwe jest wykorzystanie zdolności regeneracyjnej wypławka w innym organizmie” – mówi Martin Hjort.

W ujęciu naukowym bezpieczniej interpretować te wyniki jako dowód aktywności biologicznej pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w modelach eksperymentalnych. Dane nie przesądzają jeszcze o skuteczności klinicznej, dawkowaniu, bezpieczeństwie, immunogenności ani o możliwości rutynowego zastosowania takiej technologii u ludzi.

Potencjalne zastosowania i ostrożność interpretacyjna

Koreańska firma zajmująca się pielęgnacją skóry planuje rozwój preparatu opartego na pęcherzykach zewnątrzkomórkowych pochodzących od wypławek. Jednocześnie projekt pozostaje na etapie badań podstawowych. Naukowcy z Lund University złożyli wniosek patentowy, co również zostało wskazane w komunikacie uczelni jako informacja dotycząca potencjalnego konfliktu interesów.

Z punktu widzenia medycyny regeneracyjnej badanie jest interesujące, ponieważ pokazuje możliwość przenoszenia sygnałów naprawczych między odległymi biologicznie modelami. Jednocześnie konieczne będą dalsze prace, które pozwolą określić skład molekularny pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, ich mechanizm działania, stabilność, bezpieczeństwo biologiczne oraz powtarzalność efektu. Dopiero takie dane mogą stanowić podstawę do oceny, czy obserwacje laboratoryjne przełożą się na potencjalne zastosowania terapeutyczne.

W komunikacie Lund University podano również źródła finansowania badań. Prace były wspierane przez The Swedish Research Council, the Crafoord Foundation, the Carl Trygger Foundation, the Gyllenstierna Krapperup Foundation oraz the Magnus Bergvall Foundation.

„To ekscytujący i dość nietypowy projekt badawczy, ale dla nas w Lund University najważniejsza jest zdolność regeneracyjna wypławek” – podsumowuje Martin Hjort.

Źródło: ACS Omega, Wild-Type Scandinavian Planarian-Derived Extracellular Vesicles Accelerate Skin Wound Healing in Burn and Mechanical Injuries
DOI: https://doi.org/10.1021/acsomega.5c11592