Секретом стволовых клеток
Секретом стволовых клеток (также называемый секретомом стромальных клеток ) — это собирательный термин для паракринных растворимых факторов, продуцируемых стволовыми клетками и используемых для их межклеточной коммуникации . Помимо межклеточной коммуникации, паракринные факторы также отвечают за развитие тканей, гомеостаз и (регенерацию). Секретом стволовых клеток состоит из внеклеточных везикул . [1] в частности , экзосомы , микровезикулы , мембранные частицы , пептиды и небольшие белки ( цитокины ). Было обнаружено, что паракринная активность стволовых клеток, т.е. секретом стволовых клеток, является преобладающим механизмом, с помощью которого терапия на основе стволовых клеток опосредует свои эффекты при дегенеративных, аутоиммунных и/или воспалительных заболеваниях. [2] Хотя не только стволовые клетки обладают секретомом, влияющим на их клеточное окружение, их секретом в настоящее время представляется наиболее подходящим для терапевтического использования. [3]
Внеклеточные везикулы
[ редактировать ]Внеклеточные везикулы представляют собой небольшие частички, которые в норме выделяются и имеют границы, образованные липидным бислоем. Хотя клетки могут реплицироваться, внеклеточные везикулы на это неспособны. Во внеклеточном пузырьке из секретома стволовых клеток упаковываются органеллы, мРНК, микроРНК и белки. [4] Экзосомы выделяются из внеклеточных везикул, находящихся в биологической жидкости. Биологическая жидкость, подобная спинномозговой жидкости, которую можно использовать для лечения. Наиболее беспомощно экзосомы можно найти между клеткой эукариотического организма, также известной как тканевый матрикс. [5]
Исследовать
[ редактировать ]Терапия стволовыми клетками , называемая здесь терапией с использованием негематопоэтических мезенхимальных стволовых клеток , имеет широкий спектр потенциальных терапевтических преимуществ при различных заболеваниях, большинство из которых в настоящее время изучаются в клинических испытаниях . [6] Терапия стволовыми клетками может принести пользу в качестве регенеративной медицины для пациентов, у которых есть или у которых диагностировано заболевание, поражающее среднюю часть головного мозга, инсульты и болезни сердца, заболевания суставов и травмы спинного мозга. [7] Терапевтические свойства стволовых клеток в основном объясняются их секретомом, который, как было показано, модулирует некоторые биологические процессы in vitro и in vivo, такие как пролиферация клеток, выживаемость, дифференцировка, иммуномодуляция, антиапоптоз, ангиогенез и стимуляция клеток, прилегающих к тканям. Это противоречит исторической гипотезе о том, что миграция и трансдифференцировка стволовых клеток являются основным механизмом действия терапии с помощью инъекций стволовых клеток. [2]
Наиболее часто используемым типом стволовых клеток для терапевтического применения являются человеческие ( аутологичные ) мезенхимальные стволовые клетки , hMSC. Секретом hMSCs является одним из наиболее широко исследованных секретомных профилей. Секретомы других типов клеток, например дендритных клеток, также исследуются на предмет терапевтического использования. [8]
Исследования чМСК, направленные на изучение их регенеративной способности для предполагаемого лечения нейродегенеративных заболеваний, показали, что чМСК способны секретировать важные нейрорегуляторные молекулы, такие как: нейротрофический фактор головного мозга (BDNF), фактор роста нервов (NGF), инсулиновый фактор роста 1. (IGF-1), фактор роста гепатоцитов (HGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), глиальный нейротрофический фактор (GDNF), фактор роста фибробластов 2 (FGF-2), фактор стволовых клеток (SCF), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF) и фактор, полученный из стромальных клеток (SDF-1), как in vitro, так и in vivo. Было показано, что все эти молекулы оказывают благотворное влияние на лечение нейродегенеративных заболеваний. [9]
Что касается ортопедических заболеваний, таких как артрит , паракринные факторы терапии на основе стволовых клеток, по-видимому, ответственны за большинство регенеративных эффектов. Внеклеточные везикулы играют важную роль в развитии суставов и регуляции внутрисуставного гомеостаза. В случае артрита этот гомеостаз нарушается по разным причинам. Гипотетически одна из причин может быть связана с накоплением стареющих клеток и связанным с ними секреторным фенотипом . Секретом (мезенхимальных) стволовых клеток оказывает положительное влияние на восстановление внутрисуставного гомеостаза и стимуляцию регенерации с помощью различных факторов роста, цитокинов и микроРНК , которые содержатся во внеклеточных везикулах секретома. [10]
Как следствие, были предприняты усилия по эффективному синтезу специфических секретомов стволовых клеток in vitro. Как правило, стволовые клетки активируются и производят большее количество секретома в ответ на внешний стресс (например, поврежденными тканями in vivo). Таким образом, основным механизмом предварительного кондиционирования, вызывающим выработку секретома (внеклеточных везикул), являются методы, индуцирующие стресс, в первую очередь аноксия и гипоксия, а также фармакологические, физические или связанные с цитокинами методы, которые заставляют клетки вырабатывать секретом in vitro. Этот подход также известен как терапия бесклеточными стволовыми клетками.
Была выдвинута гипотеза, что будущие методы лечения, направленные на создание (специфического) секретома с определенным профилем и оптимизированные концентрации паракринных факторов, дадут лучший, более надежный и контролируемый результат по сравнению с предыдущими подходами, которые полагаются исключительно на инъекцию (мезенхимального) ствола. клетки в организм и надеются, что их паракринная (или трансдифференцировочная) способность окажет благотворное воздействие на организм. [11] Однако контролируемое терапевтическое использование секретома стволовых клеток требует высококачественной стандартизации методов выделения и анализа для получения воспроизводимых препаратов секретома.
Различные фармацевтические компании и клинические учреждения начали разрабатывать протоколы для экстракции in vitro специфических профилей секретома из аутологичных мезенхимальных стволовых клеток, а также для клинического использования секретома в качестве нового терапевтического средства для лечения многочисленных заболеваний, либо в качестве частной платной процедуры, либо в качестве частной процедуры. в рамках клинических испытаний. [12] [13] Несмотря на то, что по состоянию на май 2017 года эти методы лечения соответствуют нормативной базе Европы при определенных условиях, пока нет доказательств их доказанной эффективности в клинических испытаниях на людях, за исключением единичных сообщений о случаях. Поэтому на данный момент клиническое применение секретома стволовых клеток является экспериментальным и в основном основано на данных in vitro и на животных. [14] Одним из потенциальных применений секретома аутологичных стволовых клеток является ветеринарная медицина, которую российская компания T-Helper Cell Technologies коммерциализирует в 2017 году под названием Репарин-Хелпер .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Пол, Эдвин ван дер; Бёинг, Анита Н.; Харрисон, Пол; Стерк, Огест; Ньюланд, Ринк (01 июля 2012 г.). «Классификация, функции и клиническое значение внеклеточных везикул». Фармакологические обзоры . 64 (3): 676–705. дои : 10.1124/пр.112.005983 . ISSN 0031-6997 . ПМИД 22722893 . S2CID 7764903 .
- ^ Jump up to: а б Тейшейра, Фабио Г.; Карвальо, Мигель М.; Соуза, Нуно; Сальгадо, Антониу Х. (01 октября 2013 г.). «Секретом мезенхимальных стволовых клеток: новая парадигма регенерации центральной нервной системы?» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 70 (20): 3871–3882. дои : 10.1007/s00018-013-1290-8 . hdl : 1822/25128 . ISSN 1420-682X . ПМЦ 11113366 . ПМИД 23456256 . S2CID 18640402 .
- ^ Махла РС (2016). «Применение стволовых клеток в регенеративной медицине и лечении заболеваний» . Международный журнал клеточной биологии . 2016 (7): 1–24. дои : 10.1155/2016/6940283 . ПМЦ 4969512 . ПМИД 27516776 .
- ^ Митчелл, Роберт; Меллоуз, Бен; Шеард, Джонатан; Антониоли, Мануэла; Керц, Оливер; Чемберс, Дэвид; Цойнер, Мари-Терес; Э.Томкинс, Джеймс; Денеке, Бренд; Мусанте, Лука; Йох, Барбара; Дебак-Шаньо, Флоренция; Холтофер, Гарри; Рэй, Стив; Б. Хубер, Тобиас; Денгиэль, Йорн; Де Коппи, Паоло; Видера, Даруис; Патель, Кетан (2019). «Исследование и терапия стволовыми клетками» . 10 (1): 116. дои : 10.1186/s13287-019-1213-1 . ПМК 6451311 . ПМИД 30953537 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ Каллури, Рагху; ЛеБлю, Валери С. (07 февраля 2020 г.). «Биология, функции и биомедицинское применение экзосом» . Наука . 367 (6478): eaau6977. дои : 10.1126/science.aau6977 . ISSN 0036-8075 . ПМЦ 7717626 . ПМИД 32029601 .
- ^ Тейшейра, Фабио Г.; Панчалингам, Кришна М.; Ассунсао-Сильва, Рита; Серра, София К.; Мендес-Пинейру, Барбара; Патрисио, Патрисия; Юнг, Сонхун; Анджо, Сандра И.; Манадас, Бруно (15 июня 2016 г.). «Модуляция секретома мезенхимальных стволовых клеток с использованием биореакторов, управляемых компьютером: влияние на пролиферацию, выживание и дифференцировку нейрональных клеток» . Научные отчеты . 6 (1): 27791. Бибкод : 2016NatSR...627791T . дои : 10.1038/srep27791 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4908397 . ПМИД 27301770 .
- ^ «Часто задаваемые вопросы об исследованиях стволовых клеток» . Клиника Мэйо . Проверено 22 февраля 2021 г.
- ^ Ярмалавичюте, Аквиле; Пиворюнас, Аугустас (2016). «Нейропротекторные свойства внеклеточных везикул, полученных из мезенхимальных стволовых клеток» . Исследование регенерации нейронов . 11 (6): 904–5. дои : 10.4103/1673-5374.184480 . ПМЦ 4962579 . ПМИД 27482210 .
- ^ Чжан, Бинь; Йео, Ронне Ви Йе; Тан, Кок Хиан; Лим, Сай Кианг (06 февраля 2016 г.). «Фокус на внеклеточных везикулах: терапевтический потенциал внеклеточных везикул, полученных из стволовых клеток» . Международный журнал молекулярных наук . 17 (2): 174. doi : 10.3390/ijms17020174 . ПМЦ 4783908 . ПМИД 26861305 .
- ^ Мальда, Джос; Боре, Яннеке; Лест, Крис Х.А. ван де; Верен, П. Рене ван; Вобен, Marca HM (2016). «Внеклеточные везикулы — новый инструмент для восстановления и регенерации суставов» . Обзоры природы Ревматология . 12 (4): 243–249. дои : 10.1038/nrreum.2015.170 . ПМК 7116208 . ПМИД 26729461 .
- ^ Сальгадо, Антониу Х.; Гимбл, Джеффри М. (1 декабря 2013 г.). «Секретом мезенхимальных стволовых/стромальных клеток в регенеративной медицине». Биохимия . Специальный раздел: Секретом мезенхимальных стволовых клеток в регенеративной медицине. 95 (12): 2195. doi : 10.1016/j.biochi.2013.10.013 . ПМИД 24210144 .
- ^ «Центр стволовых клеток Анова ИРМ» . anova-irm-stemcell-center.com . 2017.
- ^ "Репарин | Главная страница" (in Russian) . Retrieved 2020-01-24 .
- ^ Конала, Виджай Бхаскар Редди; Мамиди, Мурали Кришна; Бхонде, Рамеш; Дас, Анджан Кумар; Почампалли, Радхика; Пал, Раджарши (1 января 2016 г.). «Современный ландшафт секретома мезенхимальных стромальных клеток: новая парадигма бесклеточной регенерации» . Цитотерапия . 18 (1): 13–24. дои : 10.1016/j.jcyt.2015.10.008 . ISSN 1465-3249 . ПМЦ 4924535 . ПМИД 26631828 .