Клиническое использование мезенхимальных стволовых клеток
![]() | Эта статья может быть слишком технической для большинства читателей, чтобы понять . ( Март 2011 ) |
Взрослые мезенхимальные стволовые клетки используются исследователями в области регенеративной медицины и тканевой инженерии для искусственной реконструкции тканей человека, которая была ранее повреждена. Мезенхимальные стволовые клетки способны дифференцировать или созревать от менее специализированной клетки в более специализированный тип клеток, чтобы заменить поврежденные ткани в различных органах. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
Выделение мезенхимальных стволовых клеток
[ редактировать ]Получение мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга
[ редактировать ]В исследовательском процессе расширения терапевтического использования мезенхимальных стволовых клеток они выращиваются в лабораториях или выращивают с использованием лекарств для стимуляции роста новых клеток в организме человека. взрослого пациента При терапии мезенхимальным стволовыми клетками большинство клеток извлекаются из костного мозга [ 2 ] [ 3 ] Мезенхимальные стволовые клетки могут быть получены с помощью процедуры, называемой аспирацией костного мозга . Игла вставляется в заднюю часть пациентов, и клетки удаляются, чтобы выращивать в контролируемых условиях in vitro в лаборатории. В течение двух или трех недель клетки будут размножаться и дифференцироваться в специализированные ячейки. На количество полностью дифференцированных клеток и их фенотипа можно влиять тремя способами. Первым является изменение начальной плотности семян в культуральной среде. Второе - это изменение условий среды. Третий - добавление добавок, таких как белки или гормоны роста к культуральной среде, чтобы способствовать росту. Затем зрелые клетки собирают и вводили обратно в пациента посредством локальной доставки или системной инфузии .
Эффективность изоляции
[ редактировать ]Выделение мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга требует инвазивной процедуры. Мезенхимальные стволовые клетки также могут быть выделены из тканей, связанных с рождением, таких как пуповина, без необходимости инвазивной хирургической процедуры. Различия в эффективности изоляции связаны с доступностью, состоянием и возрастом донорской ткани. Проблема, связанная с культивированием мезенхимальных стволовых клеток, - это недостаточное количество клеток, которые могут быть продуцированы. [ 1 ] [ 3 ] Во время долгосрочной культуры мезенхимальные стволовые клетки возрастают, теряют свою способность дифференцироваться и имеют более высокий шанс пройти злокачественную трансформацию. [ 4 ] [ 5 ]
Терапевтические свойства
[ редактировать ]Мезенхимальные стволовые клетки обладают многими свойствами, которые идеально подходят для лечения воспалительных и дегенеративных заболеваний . [ 6 ] [ 7 ] Они могут дифференцироваться во многих типах клеток, включая кости, жир и мышцы, которые позволяют им лечить большой диапазон расстройств. [ 8 ] [ 9 ] Они обладают естественными способностями для обнаружения изменений в окружающей среде, таких как воспаление . Затем они могут вызвать высвобождение биологически активных агентов и образование клеток -предшественников в ответ на эти изменения. [ 9 ] Также было показано, что мезенхимальные стволовые клетки перемещаются в места воспаления вдали от места инъекции. [ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]
Мезенхимальные стволовые клетки могут быть легко извлечены с помощью устоявшихся процедур, таких как аспирация костного мозга. [ 7 ] Кроме того, трансплантированные мезенхимальные стволовые клетки представляют небольшой риск отторжения, поскольку они получены от собственной ткани пациентов, поэтому генетически идентичные, однако болезнь трансплантата в зависимости от хозяина является возможностью, когда клетки меняются достаточно, в то время как за пределами тела пациента, что иммунная система распознает их как иностранные и могут попытаться отвергнуть их. Это может привести к таким симптомам, как зуд, чувствительная/сырая кожа и выливание или сухая кожа. Полем [ 6 ]
Преимущества по сравнению с эмбрионами стволовых клеток
[ редактировать ]Несколько различных форм стволовых клеток были идентифицированы и изучены в области регенеративной медицины. Одним из наиболее широко изученных типов стволовых клеток являются эмбриональные стволовые клетки , которые обладают многими те же терапевтическими свойствами, что и мезенхимальные стволовые клетки, включая способность самореагировать и дифференцироваться в ряд клеточных линий . [ 8 ] Их терапевтические способности были продемонстрированы в ряде исследований аутоиммунитета и нейродегенерации на животных моделях. [ 8 ] [ 7 ] [ 10 ] [ 12 ]
Тем не менее, их терапевтический потенциал был в значительной степени ограничен несколькими ключевыми факторами. [ 7 ] Было показано, что инъецированные эмбриональные стволовые клетки увеличивают риск образования опухоли у пациента -хозяина. [ 8 ] [ 7 ] [ 12 ] хозяина Кроме того, иммунная система может отвергать инъецированные эмбриональные стволовые клетки и, таким образом, устранять их терапевтические эффекты. [ 7 ] Наконец, исследования были в значительной степени ограничены из -за этических проблем , которые окружают их противоречивые закупки от оплодотворенных эмбрионов. [ 8 ] [ 12 ]
Проблемы безопасности
[ редактировать ]Мезенхимальная терапия стволовыми клетками человека ограничена из -за изменений в индивидуальном ответе на лечение и большое количество клеток, необходимых для лечения. [ 2 ] Для обеспечения безопасности мезенхимальных стволовых клеток необходимы более долгосрочные исследования. В предыдущих исследованиях, в которых наблюдалась безопасность клинического использования мезенхимальных стволовых клеток, серьезных побочных эффектов не было отмечено. [ 3 ] Тем не менее, были некоторые случаи, когда на целевом органе были нанесены как улучшение, так и токсичность, а также случаи, когда лечение мезенхимальных стволовых клеток вообще не демонстрировало улучшения функции. Кроме того, существует риск развития онкогенеза после трансплантации стволовых клеток из -за способности стволовых клеток пролиферировать и сопротивляться апоптозу. Генетические мутации в стволовых клетках, а также условия в ткани -мишени могут привести к образованию раковой опухоли. Исследования показали, что мезенхимальные стволовые клетки костного мозга могут мигрировать в солидные опухоли и способствовать росту опухоли в различных моделях рака [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] через секрецию проангиогенных факторов.
Лечащие расстройства
[ редактировать ]Мезенхимальные стволовые клетки использовались для лечения различных нарушений, включая сердечно -сосудистые заболевания , повреждение спинного мозга , восстановление костей и хряща и аутоиммунные заболевания .
Лечение рассеянного склероза
[ редактировать ]В последние годы было проведено огромное количество исследований для использования мезенхимальных стволовых клеток для лечения рассеянного склероза . [ 17 ] [ 18 ] Эта форма лечения заболевания была протестирована во многих исследованиях экспериментального аллергического энцефаломиелита , модели рассеянного склероза на животных, а также нескольких опубликованных и продолжающихся исследований фазы I и фазы II. [ 8 ] [ 6 ] [ 9 ] [ 12 ]
Требования к лечению
[ редактировать ]Текущие обработки не могут предотвратить накопление необратимого повреждения центральной нервной системы . [ 11 ] Пациенты с рассеянным склерозом испытывают две основные формы повреждения, одна из постоянных аутоиммунных процессов, индуцированных, а другая-до естественных пар. [ 6 ] Следовательно, идеальное лечение должно обладать как иммуномодулирующими свойствами, чтобы контролировать нерегулярные аутоиммунные ответы, так и регенеративные свойства, чтобы стимулировать естественные механизмы восстановления, которые могут заменить поврежденные клетки. [ 8 ] [ 6 ]
Терапевтические механизмы
[ редактировать ]Точные терапевтические механизмы мезенхимальных стволовых клеток при лечении рассеянного склероза по -прежнему в значительной степени обсуждаются среди исследователей стволовых клеток. [ 8 ] [ 6 ] [ 9 ] Некоторые из предполагаемых механизмов - иммуномодуляция , нейропротекция и нейрорегенерация . [ 6 ]
- Иммуномодуляция
- Мезенхимальные стволовые клетки могут индуцировать высвобождение биоактивных агентов, таких как цитокины , которые могут ингибировать аутоиммунные ответы. [ 8 ] [ 6 ] У пациентов с рассеянным склерозом аутореактивные лимфоциты, такие как T и B -клетки, вызывают повреждение центральной нервной системы, атакуя белки миелина . Белки миелина составляют миелиновую оболочку , которая функционирует в защите нервных аксонов , поддержании структурной целостности и обеспечивая эффективную передачу нервных импульсов . [ 11 ] Подавив нерегулируемой пролиферации T и B-клеток, мезенхимальные стволовые клетки могут потенциально минимизировать и контролировать постоянное повреждение центральной нервной системы. [ 8 ] [ 9 ] [ 11 ]
- Мезенхимальные стволовые клетки также могут стимулировать созревание антигена, представляющих клетки. [ 6 ] [ 9 ] Антиген, представляющие клетки, запускают иммунную систему для получения антител , которые могут разрушать потенциально вредные агенты. [ 6 ] Это свойство позволяет мезенхимальным стволовым клеткам активно способствовать нейтрализации вредных аутореактивных T и B -клеток. [ 8 ]
- Нейропротекция
- Мезенхимальные стволовые клетки могут способствовать нейропротекции в центральных нервных системах, которые могут предотвратить прогрессирование хронической инвалидности. [ 11 ] Механизмы включают ингибирование апоптоза здоровых клеток и предотвращение глиоза , образование глиального рубца . [ 6 ] [ 11 ] Они также могут стимулировать локальные клетки -предшественника для получения замены клеток для восстановления миелиновой оболочки. [ 6 ]
- Нейрорегенция
- Регенеративные способности центральной нервной системы значительно снижаются у взрослых, что ухудшает его способность регенерировать аксонов после травмы. [ 11 ] В дополнение к этому естественному ограничению, пациенты с рассеянным склерозом демонстрируют еще большее снижение нейрорегенерации наряду с усиленной нейродегенерацией. [ 8 ] [ 11 ] [ 17 ] [ 18 ] Они испытывают значительное снижение количества нервных стволовых клеток , которые продуцируют клетки -предшественники, необходимые для нормального поддержания и функции. [ 6 ] [ 9 ] Уменьшение в нейронных стволовых клетках приводит к тяжелому повреждению способности центральной нервной системы восстанавливать себя. [ 9 ] Этот процесс приводит к усиленной нейродегенерации, демонстрируемой у пациентов с рассеянным склерозом. [ 6 ] [ 9 ]
- Мезенхимальные стволовые клетки обладают способностью стимулировать нейрорегенерацию путем дифференциации в нервные стволовые клетки в ответ на воспаление. Затем нервные стволовые клетки могут способствовать восстановлению поврежденных аксонов и создавать запасные клетки для поврежденной ткани. [ 11 ] [ 19 ] Было показано, что регенерация и восстановление поврежденных аксонов встречаются естественным образом и спонтанно в центральной нервной системе. Это показывает, что это среда, способная бездействовать, естественное исцеление. [ 19 ] Мезенхимальные стволовые клетки способствуют этой регенеративной среде, высвобождая биоактивные агенты, которые ингибируют апоптоз и, таким образом, создают идеальную регенеративную среду. [ 6 ]
Сердечно -сосудистые заболевания
[ редактировать ]Мезенхимальные стволовые клетки способны облегчить повреждение сердца клетчатки и предотвратить гибель клеток мышц сердца в мышиных моделях инфаркта миокарда или сердечного приступа, а также предотвращают его дальнейшее развитие. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] Они могут мигрировать в области воспаления и уменьшить инфаркт и улучшить функцию сердца.
Мозговые расстройства
[ редактировать ]Мезенхимальные стволовые клетки также имеют потенциал для лечения мозга. Они могут выделять факторы, которые стимулируют функцию клеток мозга, что приводит к образованию нейронов, образованию кровеносных сосудов и улучшению синаптической пластичности. Они также могут дифференцироваться в нейроны и нейронные клетки для замены поврежденных клеток. Поведенческие тесты, проведенные на мышиных моделях, продемонстрировали возвращение к нормальной функции мозга после лечения мезенхимальными стволовыми клетками. [ 23 ] [ 24 ]
Заболевания печени
[ редактировать ]Мезенхимальные стволовые клетки также могут регенерировать и восстанавливать поврежденные клетки печени. На мышиных моделях фиброза печени мезенхимальные стволовые клетки, доставленные в печень, было показано, что улучшают функцию печени, снижая воспаление и некроз и индуцируя регенерацию гепатоцитов . [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный Ким HJ, Park JS (март 2017 г.). «Использование мезенхимальных стволовых клеток человека в клеточной терапии: преимущества и недостатки» . Разработка и размножение . 21 (1): 1–10. doi : 10.12717/dr.2017.21.1.001 . PMC 5409204 . PMID 28484739 .
- ^ Jump up to: а беременный в Родригес-Фуэнтес де, Фернандес-Гарза Л.Е., Самиа-Мез-Дж.А., Баррера-Баррера С.А., Каплан А.И., Баррера-Салданья Х.А. (январь 2021 г.). «Мезенхимальные стволовые клетки Современные клинические применения: систематический обзор» . Архив медицинских исследований . 52 (1): 93–101. Doi : 10.1016/j.arcmed.2020.08.006 . PMID 32977984 . S2CID 221939336 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Musiał-Wysocka A, Kot M, Majka M (июль 2019). «Плюсы и минусы терапии на основе мезенхимальных стволовых клеток» . Трансплантация клеток . 28 (7): 801–812. doi : 10.1177/0963689719837897 . PMC 6719501 . PMID 31018669 .
- ^ Røsland GV, Svendsen A, Torsvik A, Sobala E, McCormack E, Immervoll H, et al. (Июль 2009 г.). «Долгосрочные культуры человеческих мезенхимальных стволовых клеток, полученных из костного мозга, часто подвергаются спонтанной злокачественной трансформации». РАНКА . 69 (13): 5331–5339. doi : 10.1158/0008-5472.can-08-4630 . PMID 19509230 . S2CID 5318338 .
- ^ Толар Дж., Наута А.Дж., Осборн М.Дж., Паноскальцис Мортари А., МакЭлмурри Р.Т., Белл С. и др. (Февраль 2007 г.). «Саркома, полученная из культивируемых мезенхимальных стволовых клеток» . Стволовые клетки . 25 (2): 371–379. doi : 10.1634/stemcells.2005-0620 . PMID 17038675 . S2CID 1900384 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а Yamout B, Hourani R, Salti H, Barada W, El-Hajj T, Al-Kutoubi A, et al. (Октябрь 2010). «Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток костного мозга у пациентов с рассеянным склерозом: пилотное исследование». Журнал нейроиммунологии . 227 (1–2): 185–189. doi : 10.1016/j.jneuroim.2010.07.013 . PMID 20728948 . S2CID 25552351 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин Маллам Э., Кемп К., Уилкинс А., Райс С, ругая n (август 2010 г.). «Характеристика мезенхимальных стволовых клеток, полученных из мзенхимального стволовых клеток in vitro, от пациентов с рассеянным склерозом». Рассеянный склероз . 16 (8): 909–918. doi : 10.1177/1352458510371959 . PMID 20542920 . S2CID 7272191 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л Karussis D, Kassis I, Kurkalli Bg, Slavin S (февраль 2008 г.). «Иммуномодуляция и нейропротекция со стволовыми клетками мезенхимального костного мозга (MSC): предлагаемое лечение рассеянного склероза и других нейроиммунологических/нейродегенеративных заболеваний». Журнал неврологических наук . 265 (1–2): 131–135. doi : 10.1016/j.jns.2007.05.005 . PMID 17610906 . S2CID 36517927 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Каплан А. 2010. "Мезенхимальные стволовые клетки: прошлое, настоящее, будущее". Хрящ . 1 (1): 6-9.
- ^ Jump up to: а беременный Ooi Yy, Ramasamy R, Rahmat Z, Subramaiam H, Tan SW, Abdullah M, et al. (Декабрь 2010). «Мезенхимальные стволовые клетки, полученные из костного мозга, модулируют ответы микроглии BV2 на липополисахарид». Международная иммунофармакология . 10 (12): 1532–1540. doi : 10.1016/j.intimp.2010.09.001 . PMID 20850581 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Payne N, Siatskas C, Bernard CC (ноябрь 2008 г.). «Обещание стволовых клеток и регенеративной терапии для рассеянного склероза». Журнал аутоиммунитета . 31 (3): 288–294. doi : 10.1016/j.jaut.2008.04.002 . PMID 18504116 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Ян Дж, Ян Y, Ciric B, Yu S, Guan Y, Xu H, et al. (Октябрь 2010). «Оценка нейронных стволовых клеток, полученных из костного мозга и мозга при терапии аутоиммунитета центральной нервной системы» . Американский журнал патологии . 177 (4): 1989–2001. doi : 10.2353/ajpath.2010.091203 . PMC 2947293 . PMID 20724590 .
- ^ Suzuki K, Sun R, Origuchi M, Kanehira M, Takahata T, Itoh J, et al. (Июль 2011). «Мезенхимальные стромальные клетки способствуют росту опухоли за счет усиления неоваскуляризации» . Молекулярная медицина . 17 (7–8): 579–587. doi : 10.2119/molmed.2010.00157 . PMC 3146617 . PMID 21424106 .
- ^ Shinagawa K, Kitadai Y, Tanak M, T, Kodama M, Higashi Y, et al. (Ноябрь 2010). «Мезенхимальные стволовые клетки усиливают рост и метастазирование рака толстой кишки» Международный журнал рака 127 (10): 2323–2 Doi : 10.1002/ ijc.2 PMID 2047392 S2CID 1646588 .
- ^ Herberts CA, KWA MS, Hermsen HP (март 2011 г.). «Факторы риска в развитии терапии стволовыми клетками» . Журнал трансляционной медицины . 9 (1): 29. doi : 10.1186/1479-5876-9-29 . PMC 3070641 . PMID 21418664 .
- ^ Quante M, Tu SP, Tomita H, Gonda T, Wang SS, Takashi S, et al. (Февраль 2011 г.). «Миофибробласты, полученные из костного мозга, способствуют мезенхимальной нише стволовых клеток и способствуют росту опухоли» . Раковая клетка . 19 (2): 257–272. doi : 10.1016/j.ccr.2011.01.020 . PMC 3060401 . PMID 21316604 .
- ^ Jump up to: а беременный Guo J, Li H, Yu C, Liu F, Meng Y, Gong W, et al. (2010). «Снижение пролиферации клеток нейронных стволовых стволов/предшественников у мышей с хроническим/не образованием экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита» . Нейро-сигналы . 18 (1): 1–8. doi : 10.1159/000242424 . PMID 19786810 .
- ^ Jump up to: а беременный Капелло Е., Вуоло Л., Гуланди Ф., Ван Линт М.Т., Роккатальта Л., Бонзано Л. и др. (Октябрь 2009 г.). «Аутологичная трансплантация гематопоэтических стволовых клеток при рассеянном склерозе: преимущества и риски». Неврологические науки . 30 (Suppl 2): S175 - S177. doi : 10.1007/s10072-009-0144-5 . PMID 19882370 . S2CID 21473904 .
- ^ Jump up to: а беременный Ругательство N, Marks D, Rice C (февраль 2008 г.). «Аутологичные стволовые клетки мезенхимального костного мозга: практические соображения». Журнал неврологических наук . 265 (1–2): 111–115. doi : 10.1016/j.jns.2007.08.009 . PMID 17904159 . S2CID 18278362 .
- ^ Miyahara y, вы N, You M, Yangawa B, Tanaka K, Hao H, et al. (Апрель 2006 г.). «Монопроницаемые мезенхимальные стволовые клетки восстанавливают шортрированный миокард после инфаркта иекарда» (PDF ) Природная медицина 12 (4): 459–4 Doi : 10.1038/ nm1 PMID 16582917 S2CID 21215347
- ^ Sun Z, Xie Y, Lee RJ, Chen Y, Jin Q, LV Q, et al. (2020). «Миокард-нацеленная трансплантация PHD2-модифицированных костей-мезенхимальных стволовых клеток с помощью ультразвукового микробумблевого разрушения защищает от острого инфаркта миокарда» . Тераностика . 10 (11): 4967–4982. doi : 10.7150/thno.43233 . PMC 7163444 . PMID 32308762 .
- ^ Вей Х, Чжэн Y, Чжан В., Тан Дж., Чжэн Х (февраль 2021 г.). «Ультразвуковое, опосредованное ультразвуковым микропузырьком, опосредованным галектином -7 -сирной, способствует самоскощению мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, чтобы облегчить острый инфаркт миокарда у крыс» . Международный журнал молекулярной медицины . 47 (2): 677–687. doi : 10.3892/ijmm.2020.4830 . PMC 7797467 . PMID 33416139 .
- ^ Cui H, Zhu Q, Xie Q, Liu Z, Gao Y, He Y, et al. (Март 2020 г.). «Ультразвуковое ультразвуковое ультразвуковое уничтожение микропузырьков помогает доставке MSC и улучшает нейронную функцию у ишемических крыс головного мозга». Журнал таргетирования наркотиков . 28 (3): 320–329. doi : 10.1080/1061186x.2019.1656724 . PMID 31429596 . S2CID 201099207 .
- ^ Qian J, Wang L, Li Q, Sha D, Wang J, Zhang J, et al. (Март 2019). «Ультразвуковая микропузырька усиливает миграцию и терапевтическую эффективность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на модели инсульта окклюзионной окклюзии средней головного артерии крысы». Журнал сотовой биохимии . 120 (3): 3315–3322. doi : 10.1002/jcb.27600 . PMID 30537289 . S2CID 54471956 .
- ^ Sun T, Li H, Bai Y, Bai M, Gao F, Yu J, et al. (Апрель 2020 г.). «Ультразвуковое, нацеленное на микропузырьку, оптимизированные стволовые клетки с перегревающим костном мозгом для восстановления фиброзной печени у крыс» . Исследование стволовых клеток и терапия . 11 (1): 145. doi : 10.1186/s13287-020-01655-1 . PMC 7119295 . PMID 32245503 .
- ^ Sun T, Gao F, Li X, Cai Y, Bai M, Li F, Du L (декабрь 2018 г.). «Комбинация ультразвукового нацеленного разрушения микропузырьков с трансплантацией мезенхимальных стволовых клеток костного мозга способствует восстановлению острых повреждений печени» . Исследование стволовых клеток и терапия . 9 (1): 356. doi : 10.1186/s13287-018-1098-4 . PMC 6311028 . PMID 30594241 .
- ^ Berardis S, Dwisthi Sattwika P, Najimi M, Sokal EM (январь 2015 г.). «Использование мезенхимальных стволовых клеток для лечения фиброза печени: текущая ситуация и будущие перспективы» . Всемирный журнал гастроэнтерологии . 21 (3): 742–758. doi : 10.3748/wjg.v21.i3.742 . PMC 4299328 . PMID 25624709 .