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

Resumen

El síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) es una insuficiencia respiratoria aguda hipoxémica causada por una lesión pulmonar inflamatoria difusa, afectando al 10% de los pacientes en la UCI a nivel mundial. La fisiopatología implica la activación y desregulación de múltiples vías de respuesta al daño, que varían según la etiologia de la lesión inicial y la respuesta inmunitaria del individuo, lo que dificulta el diagnóstico y tratamiento del SDRA. A pesar de los avances en la subfenotipificación de pacientes y cuidados de soporte, no existe un tratamiento farmacológico definitivo que restaure la homeostasis inmunitaria y regenere la membrana alveolocapilar, crucial para la función pulmonar. Además, la estructura pulmonar afectada en el SDRA dificulta la administración de fármacos, afectando su efectividad._x000D_ _x000D_ Las células madre mesenquimales (MSCs) poseen propiedades regenerativas, inmunomoduladoras y antimicrobianas, mostrando potencial en modelos preclínicos de lesión pulmonar aguda (LPA) y seguridad en ensayos clínicos. Sin embargo, su translación a la clínica sigue siendo un desafío. Las MSCs ejercen sus efectos terapéuticos principalmente a través de la actividad paracrina, mediada por vesículas extracelulares (VE), las cuales se han propuesto como una alternativa prometedora a la administración de MSCs. Sin embargo, el uso de las VE también presenta obstaculos para su aplicación clínica como, efectos pleiotrópicos, problemas de reproducibilidad y dificultades en la producción a gran escala._x000D_ _x000D_ Esta tesis busca identificar los miRNAs más efectivos dentro de las VE derivadas de MSCs y caracterizar un sistema de administración pulmonar para desarrollar una terapia que regenere el tejido pulmonar y module la respuesta inmunitaria en el SDRA. _x000D_ _x000D_ El primer estudio demuestra que las VE derivadas de MSCs mejoran la estructura pulmonar y reducen la inflamación en un modelo preclínico de lesión pulmonar aguda (LPA). Cuando las MSCs se estimulan con lipopolisacárido (LPS), se potencia el efecto terapéutico de sus VE (LPS-VE), mostrando un mayor efecto regenerativo sobre las células epiteliales alveolares (AECs) y reduciendo la ratio M1/M2 en macrófagos THP-1 tras la infección por Pseudomonas aeruginosa en comparación con las VE de MSCs no estimuladas (C-VE). Las LPS-VE también disminuyen la actividad quimioatrayente de los macrófagos alveolares, reduciendo el reclutamiento de neutrófilos en el espacio alveolar._x000D_ _x000D_ La estimulación con LPS altera los perfiles de miRNAs, con miRNAs implicados en vías clave que regulan la respuesta inmunitaria, la apoptosis y la proliferación de AECs y células endoteliales, procesos fundamentales en el SDRA. Se identifican miRNAs sobreexpresados, como miR-297, miR-93-5p y let-7b-5p, como posibles mediadores de los efectos mejorados de las LPS-VE. La transfección individual de estos miRNAs en células THP-1 reduce la expresión de citoquinas proinflamatorias inducidas por Pseudomonas aeruginosa, pero cuando son administrados simultaneamente, promueven la polarización de macrófagos hacia un fenotipo antiinflamatorio M2._x000D_ _x000D_ Para superar los desafíos en la administración de fàrmacos a nivel pulmonar, se compararon dos nanotransportadores de ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), uno con carga positiva y otro negativa. Ambos muestran excelente estabilidad coloidal y no muestran efectos tóxicos ni en AECs ni macrófagos, células target en la terapia del SDRA. Las nanocápsulas con carga negativa muestran una captación más rápida y una mayor acumulación celular que las catiónicas. Al administrarse por instilación intratraqueal, las nanocápsulas aniónicas se distribuyen uniformemente en los lóbulos pulmonares, minimizando la dispersión sistémica y confirmando una captación efectiva por AECs y macrófagos._x000D_ _x000D_ Esta tesis con la identificación de miR-297, miR-93-5p y let-7b-5p como mediadores clave de los efectos terapéuticos de las LPS-VE y la caracterización de un vehículo adecuado para la administración pulmonar, senta las bases para desarrollar una tratamiento basado en la terapia celular, sin células para el SDRA, con el potencial de convertirse en un producto siempre disponible a pie de cama.

Fecha de lectura	12 dic 2024
Idioma original	Inglés
Supervisor	Antonio Artigas Raventos (Director/a) & Daniel Closa Autet (Director/a)