Development of a novel therapy for ARDS based on the identification of miRNAs from mesenchymal stem cells-derived extracellular vesicles

Resum

La síndrome de dificultat respiratòria aguda (SDRA) és una insuficiència respiratòria aguda hipoxèmica causada per una lesió pulmonar inflamatòria difusa, que afecta el 10% dels pacients a la UCI mundialment. La fisiopatologia implica l'activació i desregulació de múltiples vies de resposta al dany, que varien segons la etiologia de la lesió inicial i la resposta immunitària de l'individu, dificultant, així el diagnòstic i el tractament. Malgrat els avenços en la subfenotipificació de pacients i les cures de suport, no existeix un tractament farmacològic definitiu que restauri la homeòstasi immunitària i regeneri la membrana alveolocapil·lar, crucial per a la funció pulmonar. A més, l'estructura afectada del pulmó en la SDRA dificulta l'administració de fàrmacs, afectant la seva efectivitat._x000D_ _x000D_ Les cèl·lules mare mesenquimals (MSCs) tenen propietats regeneratives, immunomoduladores i antimicrobianes, mostrant potencial en models preclínics de lesió pulmonar aguda (ALI) i seguretat en assajos clínics. No obstant això, la translació d'aquestes a la clínica segueix sent un repte. Les MSCs exerceixen els seus efectes terapèutics principalment a través de l'activitat paracrina, mediada per vesícules extracel·lulars (VE), les quals s'han proposat com una alternativa prometedora a l'administració de MSCs. No obstant això, la utilització de les VE també presenta desafiaments per la seva aplicació clínica com els efectes pleiotròpics, problemes de reproduïbilitat i dificultats en la producció a gran escala._x000D_ _x000D_ Aquesta tesi busca identificar els miRNAs més efectius dins de les VE derivades de MSCs i caracteritzar un sistema d'administració pulmonar per desenvolupar una teràpia que regeneri el teixit pulmonar i moduli la resposta immunitària en la SDRA. La investigació es presenta a través d'estudis individuals._x000D_ _x000D_ El primer estudi demostra que les VE derivades de MSCs milloren l'estructura pulmonar i redueixen la inflamació en un model preclínic de lesió pulmonar aguda (LPA). Quan les MSCs s'estimulen amb lipopolisacàrid (LPS), es potencia l'efecte terapèutic de les seves VE (LPS-VE), mostrant un major efecte regeneratiu sobre les cèl·lules epitelials alveolars (AECs) i reduint la ràtio M1/M2 en macròfags THP-1 després de la infecció per Pseudomonas aeruginosa en comparació amb les VE de MSCs no estimulades (C-VE). Les LPS-VE també disminueixen l'activitat quimiotàctica dels macròfags alveolars, reduint el reclutament de neutròfils a l'espai alveolar._x000D_ _x000D_ L'estimulació amb LPS altera els perfils de miRNAs, amb miRNAs implicats en vies clau que regulen la resposta immunitària, l'apoptosi i la proliferació d'AECs i cèl·lules endotelials, processos fonamentals en la SDRA. Es van identificar miRNAs sobreexpressats, com miR-297, miR-93-5p i let-7b-5p, com a possibles mediadors dels efectes millorats de les LPS-VE. La transfecció individual d'aquests miRNAs en cèl·lules THP-1 redueix l'expressió de citoquines proinflamatòries induïdes per Pseudomonas aeruginosa, però quan s'administren simultàniament, promouen la polarització de macròfags cap a un fenotip antiinflamatori M2._x000D_ _x000D_ Per superar els reptes en l'administració de fàrmacs a nivell pulmonar, es van comparar dos nanotransportadors d'àcid poli(làctic-co-glicòlic) (PLGA), un amb càrrega positiva i un altre negativa. Ambdós mostren una excel·lent estabilitat col·loïdal i no mostren efectes tòxics ni en AECs ni en macròfags, cèl·lules target en la teràpia de la SDRA. Les nanocàpsules amb càrrega negativa mostren una captació més ràpida i una major acumulació cel·lular que les catiòniques. Quan s'administren per instil·lació intratraqueal, les nanocàpsules aniòniques es distribueixen uniformement en els lòbuls pulmonars, minimitzant la dispersió sistèmica i confirmant una captació efectiva per AECs i macròfags._x000D_ _x000D_ Amb la identificació de miR-297, miR-93-5p i let-7b-5p com a mediadors clau dels efectes terapèutics de les LPS-VE i la caracterització d'un vehicle adequat per a l'administració pulmonar, aquesta tesi construeix les bases per desenvolupar una tractament basat en la teràpia cel·lular, però sense cèl·lules, per la SDRA, amb el potencial de convertir-se en un producte sempre disponible a peu de llit.

Data del Ajut	12 de des. 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Antonio Artigas Raventos (Director/a) & Daniel Closa Autet (Director/a)