Produkty lecznicze nowej generacji oparte o pęcherzyki zewnątrzkomórkowe dla zastosowań w kardiologii (Akronim: Card-EV)

Opracowanie produktów leczniczych nowej generacji opartych o pęcherzyki zewnątrzkomórkowe dla zastosowań w kardiologii, w szczególności do regeneracji serca uszkodzonego w wyniku zawału (Card-EV) – taki jest cel projektu badawczego realizowanego w ramach projektu TEAM-NET finansowanego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej z programu Fundusze Europejskie dla Nowoczesnej Gospodarki 2021-2027 (FENG). Jego liderką jest prof. dr hab. Ewa Zuba-Surma z Zakładu Biologii Komórki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, a kluczowym partnerem jest zespół dr hab. Natalii Rozwadowskiej, prof. IGC PAN z Instytutu Genetyki Człowieka PAN w Poznaniu.

Choroby sercowo-naczyniowe stanowią najczęstszą przyczynę zgonów w Polsce i na świecie, odpowiadając za blisko połowę wszystkich zgonów rocznie. Mimo istotnych postępów w medycynie, leczenie uszkodzeń mięśnia sercowego – np. po zawale – wciąż pozostaje dużym wyzwaniem klinicznym. Odpowiedzią na tę potrzebę jest projekt badawczy Card-EV, który zakłada opracowanie innowacyjnych produktów leczniczych nowej generacji, wykorzystujących potencjał bioaktywnych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (extracellular vesicles, EVs) produkowanych przez komórki macierzyste.

„Naszym założeniem jest opracowanie produktów leczniczych zawierających pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, czyli nanocząstki naturalnie wydzielane przez różne komórki, w tym komórki macierzyste. Pęcherzyki te transportują wewnątrz organizmu wiele bioaktywnych cząsteczek, takich jak białka, mRNA, mikroRNA i lipidy, które mogą aktywnie wpływać na procesy regeneracyjne i immunomodulacyjne. Można powiedzieć, że chcemy podnieść zastosowanie komórek macierzystych na nowy poziom – ponieważ opracowujemy produkty lecznicze oparte nie o same komórki macierzyste, ale o ich pochodne. W przeciwieństwie do terapii opartych o całe komórki, produkty lecznicze zawierające wydzielane przez niebioaktywne nanocząstki, czyli pęcherzyki zewnątrzkomórkowe, charakteryzują się lepszym przenikaniem przez tkanki i większym bezpieczeństwem, co sprawia, że mają one potencjał do szerokiego zastosowania klinicznego” – wyjaśnia prof. dr hab. Ewa Zuba-Surma.

W projekcie wykorzystywane będą dwa typy ludzkich komórek macierzystych: mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs) pozyskiwane z tkanki tłuszczowej oraz indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSCs) uzyskiwane drogą reprogramowania dorosłych komórek somatycznych. Mezenchymalne komórki macierzyste będą pozyskiwane z lipoaspiratów, czyli tkanki pochodzącej z zabiegów liposukcji. Oba typy komórek zostaną poddane modyfikacjom genetycznym, w tym m.in. w celu obniżenia ich immunogenności, czyli potencjału do wywoływania odpowiedzi odpornościowej. Dzięki temu uzyskiwane z nich produkty lecznicze będą mogły być stosowane zarówno u pacjenta,od którego pochodziły komórki, jak i u innych pacjentów. Tak przygotowane, unikalne i stabilne linie komórkowe będą stanowiły biologiczne „fabryki” produkujące pęcherzyki zewnątrzkomórkowe do zastosowań terapeutycznych w kardiologii – dokładnie do regeneracji mięśnia sercowego u pacjentów z przewlekłą chorobą niedokrwienną serca, będącą powikłaniem po zawale.

„Jednym z najważniejszych aspektów projektu jest opracowanie pełnej procedury pozyskiwania, izolacji i formulacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w standardzie GMP (Good Manufacturing Practice) – niezbędnym do późniejszego zastosowania w badaniach klinicznych i praktyce medycznej oraz przygotowania na ich bazie tzw. produktów leczniczych terapii zaawansowanej (ATMP; Advanced Therapy Medicinal Porducts). Nasze produkty będziemy testować pod kątem bezpieczeństwa, stabilności i funkcjonalności najpierw w warunkach in vitro, a następnie in vivo na mysim modelu uszkodzenia mięśnia sercowego. Testy na zwierzętach będą stanowiły etap badań przedklinicznych. Co ważne, wszystkie linie komórkowe oraz procesy produkcji będą opracowane od podstaw w ramach projektu, co gwarantuje nam pełną własność intelektualną oraz potencjał do komercjalizacji” – podkreśla prof. dr hab. Ewa Zuba-Surma.

Tak kompleksowe podejście do realizacji projektu jest możliwe dzięki ścisłej współpracy i podziałowi zadań pomiędzy dwa zespoły partnerskie. Zespół prof. Ewy Zuby-Surmy skupi się na opracowaniu technologii izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych w standardzie GMP oraz analizie ich aktywności biologicznej, natomiast zespół prof. Natalii Rozwadowskiej przeprowadzi modyfikacje genetyczne komórek, a następnie ocenę bezpieczeństwa i skuteczności produktów w modelach zwierzęcych. Naukowcy mają nadzieję, że w ramach projektu uda się im przygotować innowacyjne, biologiczne produkty lecznicze ATMP gotowe do rozpoczęcia fazy badań klinicznych. W zależności od strategii komercjalizacyjnej, opracowane produkty będą mogły zostać udostępnione w formie licencji lub być rozwijane we współpracy z przemysłem biomedycznym.

W dobie starzejącego się społeczeństwa i rosnącej liczby pacjentów z przewlekłymi chorobami serca, innowacyjne rozwiązania terapeutyczne, takie jak produkty Card-EV, mogą znacząco wpłynąć na poprawę jakości życia wielu tysięcy osób, a także na zmniejszenie kosztów leczenia.

Prof. dr hab. Ewa Zuba-Surma ukończyła studia magisterskie na Wydziale Biologii i Nauk o Ziemi Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, gdzie również uzyskała tytuł doktora nauk biologicznych w specjalności immunologia. Następnie odbyła czteroletni staż podoktorski w Institute of Molecular Cardiology Division of Cardiology University of Louisville w USA oraz trzyletni w Stem Cell Biology Institute Brown Cancer Center na tej samej uczelni. Habilitację uzyskała na Wydziale Lekarskim Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie w zakresie nauk medycznych/ biologii medycznej. Pracowała jako profesorwizytujący w Cardiovascular Research Institute w University of Kansas Medical Center w Kansas City w USA oraz w Cardiovascular Research Laboratory Kirk Kerkorian School of Medicine University of Nevada w Las Vegas w USA.  W 2020 r. otrzymała tytuł profesora nauk medycznych w zakresie nauk medycznych/ biologii medycznej. Jest laureatką licznych nagród i wyróżnień, w tym: stypendium Homing/ Powroty oraz programu TEAM przyznawanych przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej, stypendium Loreal Polska oraz Polskiego Komitetu ds. UNESCO dla Kobiet i Nauki (IX edycja), indywidualnej nagrody Rektora Uniwersytetu Jagiellońskiego za wybitne osiągnięcia naukowe (trzykrotnie), Nagrody Prezesa Rady Ministrów RP za habilitację; Zespołowej Nagrody I stopnia Rektora Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach oraz Nagrody Gospodarczej Prezydenta RP dla interdyscyplinarnego Zespołu BioMiStem za opracowanie produktu leczniczego na bazie komórek (ATMP) o nazwie MesoCellA-Ortho. Prof. Ewa Zuba-Surma jest prezeskąInternational Society for Extracellular Vesicles, a także członkinią American Heart Association oraz International Society for Extracellular Vesicles. Należy do zespołówredakcyjnych takich czasopism jak: Journal of Stem Cell Research & Transplantation, Journal of Geriatric Cardiology, Cell Biology i Cells. Jest współautorką trzech patentów i dziewięciuzgłoszeń patentowych. Jej zainteresowania badawcze dotyczą zastosowań komórek macierzystych w naprawie tkankowej, regeneracji z udziałem pęcherzyków zewnątrzkomórkowych, rozwijania nowych terapii regeneracyjnych w kardiologii i ortopedii oraz inżynierii tkankowej z zastosowaniem biomateriałów i komórek macierzystych.