Înveliș celular lipicios stimulează repararea ficatului fără a fi nevoie de transplant

Un studiu realizat de o echipă internațională și publicat în jurnalul Communications Biology propune o strategie inovatoare pentru creșterea adeziunii celulelor progenitoare hepatice (CPH) prin aplicarea unei acoperiri bio-ortogonale cu polizaharide.
Transplantul hepatic reprezintă singura opțiune terapeutică eficientă pentru multe afecțiuni hepatice, dar disponibilitatea redusă a donatorilor limitează această soluție. Terapia celulară regenerativă, prin reinfuzia de celule ex vivo, oferă o alternativă promițătoare. Totuși, eficiența scăzută a engraftării celulare, în special în cazul celulelor progenitoare hepatice (< 5%), rămâne un obstacol major. Funcționalizarea suprafeței celulare pentru îmbunătățirea adeziunii reprezintă o direcție de cercetare activă.

Despre studiu

Cercetătorii au utilizat ingineria oligozaharidelor metabolice și click-chimia bio-ortogonală pentru a atașa polizaharide compatibile biologic (acid hialuronic - AH și alginat - Alg) pe suprafața celulelor progenitoare hepatice. Tehnica a presupus:

• Incorporarea grupărilor azidice prin incubarea celulelor cu Ac4ManNAz timp de 4 zile;
• Funcționalizarea AH și Alg cu dibenzociclooctin (DBCO), în proporții de 4% și 8% (AH4, AH8; Alg4, Alg8);
• Realizarea reacției cicloadiție alchină-azidă promovată de tulpină (SPAAC) pentru fixarea covalentă a polizaharidelor la temperaturi reduse (4°C), evitând internalizarea;
• Evaluarea adeziunii celulare pe proteine ale matricei extracelulare (MEC), monoculturi celulare și modele 3D sub microcurgere (hLMTs).

Caracterizarea acoperirii celulare

Funcționalizarea a fost optimizată pentru:

• Durata de incubare cu Ac4ManNAz: 4 zile – momentul când s-a atins un platou al expresiei azidice;
• Concentrația maximă biocompatibilă de polizaharide: 2 mg/mL;
• Timp de incubare optim: 2 ore la 4°C – suficient pentru acoperire omogenă, fără internalizare excesivă.

Stabilitatea acoperirii și expresia integrinelor

Fluorescența de la marcajul de suprafață a scăzut progresiv și a dispărut după 96 de ore în mediu standard de cultură, sugerând un timp de viață tranzitoriu al acoperirii – favorabil engraftării timpurii fără efecte pe termen lung. Expresia integrinelor (α1, α2, α5, α6, αv, β3, β4, β5) a fost semnificativ crescută 20 ore post-acoperire, sugerând un posibil efect benefic în adeziunea celulară prin mecanotransducție.

Rezultate

Adeziune crescută la componente MEC

• AH: a crescut adeziunea CPH la multiple componente MEC, cu până la 92% față de martori (Col-II, laminină, tenascină, vitronectină);
• Alg: a redus adeziunea, probabil prin formarea unei pelicule rigide de alginat prin reticulare ionicã (Mg²⁺, Ca²⁺);
• Celule progenitoare hepatice acoperite cu acid hialuronic: au prezentat o extindere celulară crescută și formarea de protruzii membranare, indicând adeziune funcțională.

Adeziune la monostraturi celulare HUVEC (celule endoteliale din vena ombilicală umană)

În modele HUVEC, CPH funcționalizate cu AH (AH4, AH8) au prezentat un raport de adeziune de 67% și 61% comparativ cu 42% pentru martori. Alg4 a arătat 58%, în timp ce Alg8 nu a depășit nivelul de control. Toate celulele acoperite au avut o extindere mai mare pe monostratul HUVEC.

Engraftare în microtuburi 3D hepatice sub flux

• Platforma Akura™ ImmuneFlow a fost folosită pentru modelarea condițiilor de microcirculație;
• AH4 și AH8 au crescut adeziunea CPH de 3.2x și 3.5x față de martori, după 9 ore sub microcurgere;
• CPH au fost capabile să adere pe structurile 3D in vitro, sugerând potențial translabil în in vivo.

Păstrarea potențialului de diferențiere

• După expunere la Wnt3a, CPH au prezentat morfologie hepatocitară și stocare glicogenică (PAS+);
• Secreția de albumină a fost crescută, confirmând diferențierea funcțională;
• Funcționalizarea nu a afectat potențialul de diferențiere.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că funcționalizarea temporară a suprafeței celulelor progenitoare hepatice cu polizaharide prin ingineria oligozaharidelor metabolice și click-chimie poate îmbunătăți semnificativ adeziunea celulară fără a compromite viabilitatea sau potențialul diferențiativ.

Beneficii notabile:

• Creșterea adeziunii la MEC și celule endoteliale;
• Activarea indirectă a integrinelor prin semnale mecanice;
• Compatibilitate cu fluxul și structurile hepatice 3D;
• Menținerea caracterului progenitor al celulelor după acoperire.

Platforma propusă oferă un cadru scalabil și sigur pentru îmbunătățirea terapiilor celulare regenerative hepatice, fără riscurile asociate modificărilor genetice.