Човешки мезенхимни стволови клетки (HMSC)

Мезенхимните стволови клетки (МСК) са стромални клетки, които се характеризират със самообновяване и забележителна способност да се диференцират в различни клетъчни типове. Това ги прави ценен инструмент в регенеративната медицина, тестването на лекарства и изследването на заболявания. Обикновено те се получават от различни тъкани като пъпна връв, костен мозък и мастна тъкан. Открити са обаче и нови източници като менструална кръв и ендометриум. Тези източници са предпочитани заради тяхната достъпност и потенциални клинични приложения [1]

Тази статия ще хвърли светлина върху общите характеристики, видовете и потенциалните приложения на мезенхимните стволови клетки в научните изследвания. Основно ще бъдат разгледани:

1. Общи характеристики на мезенхимните стволови клетки
2. Информация за култивирането на мезенхимни стволови клетки
3. Различни видове мезенхимни стволови клетки и техните основни характеристики
4. Научни приложения на мезенхимните стволови клетки

1. Общи характеристики на мезенхимните стволови клетки

В този раздел ще бъдат разгледани общите свойства на мезенхимните стволови клетки, които включват:

Мултипотентност
МСК са мултипотентни стволови клетки. Те имат способността да се диференцират в множество клетъчни типове, което ги прави ценен изследователски инструмент за регенеративната медицина.
Самообновяване
Подобно на други стволови клетки, мезенхимните стволови клетки имат способност за самообновяване, като по този начин поддържат стабилен източник на стволови клетки за продължителен период от време.
Имуномодулиращ потенциал
МСК оказват имуномодулиращ ефект и по този начин се използват при лечението на различни автоимунни заболявания.
Имуногенност
Като цяло MSCs притежават ниски нива на имуногенност, което намалява риска от имунно отхвърляне при трансплантация. Тя обаче може да варира при различните видове.
Наличност и достъпност
MSCs могат да бъдат изолирани от различни тъкани, включително костен мозък, мастна тъкан и тъкан на пъпна връв, което ги прави лесно достъпни за научни изследвания и терапевтични приложения.

2. Информация за култивиране на мезенхимни стволови клетки

За да се управляват и обработват ефективно култури от мезенхимни стволови клетки, е наложително да имате цялостно разбиране на следната информация за култивиране на MSCs клетки. Тези знания не само ще улеснят работата ви, но и ще ускорят напредъка на вашите изследователски начинания.

Ключови моменти при култивирането на мезенхимни стволови клетки

Време за удвояване:	Времето за удвояване на популацията е различно при различните видове МСК. То може да варира от 15,8 до 41,9 часа [2].
Прилепнали или в суспензия:	Мезенхимните стволови клетки са адхезивни.
Плътност на посявката:	Препоръчителната плътност на посявка на клетките за MSCs е между 1 и 3 x¹⁰⁴ ^{клетки/cm2}. За посяването клетките се изплакват с 1 x PBS (фосфатно-буферен физиологичен разтвор) и се инкубират с акутаза (разтвор за пасиране) за около 10 минути при стайна температура. След отделянето на клетките се добавя среда и клетките се центрофугират. След това клетъчната пелета се ресуспендира внимателно и клетките се разпределят в нова колба за култивиране, съдържаща прясна хранителна среда.
Растежна среда:	За култивиране на мезенхимни стволови клетки се използва среда Alpha MEM, съдържаща 0,1 ng/ml bFGF (основен фибробластен растежен фактор), 2,0 mM стабилен глутамин, рибонуклеозиди, дезоксирибонуклеозиди, 1,0 mM натриев пируват и 2,2 g/L NaHCO3. Средата трябва да се подменя на всеки 2 до 3 дни.
Условия за растеж:	Културите от мезенхимни стволови клетки се съхраняват в овлажнен инкубатор при температура 37ºC и 5% CO2.
Съхранение:	Мезенхимните стволови клетки могат да се съхраняват в парната фаза на течен азот или при температура под -150 °C за по-дълъг период от време.
Процес на замразяване и среда:	За съхранение на мезенхимни стволови клетки се използват среди за замразяване CM-1 или CM-ACF. Обикновено се прилага бавен процес на замразяване, който позволява намаляване на температурата само с 1 °C в минута. Това предпазва жизнеспособността на клетките.
Процес на размразяване:	Замразените МСК се потапят леко във водна баня, предварително настроена на 37 °C, за около 60 секунди. След това се добавя свежа хранителна среда, клетките се ресуспендират и се центрофугират. При тази стъпка компонентите на замразяващата среда се отстраняват от клетките. Полученият клетъчен гранулат се добавя към растежната среда и клетките се разпределят в нови колби за култивиране.
Ниво на биологична безопасност:	За обработката и поддържането на култури от мезенхимни стволови клетки се изисква лаборатория с ниво на биологична безопасност 1.

3. Различни видове мезенхимни стволови клетки и техните основни характеристики

Съществуват много видове мезенхимни стволови клетки, базирани на източника. В този раздел на статията са разгледани три основни типа МСК.

3.1 Мезенхимни стволови клетки, получени от адипоза

Мезенхимните стволови клетки, получени от адипоза (AD-MSCs), са вид мезенхимни стволови клетки, извлечени от адипозна или мастна тъкан.
Те се намират в изобилие в мастната тъкан, а процедурата по извличането им е сравнително лесна чрез минимално инвазивна процедура, наречена липосукция.
По-малко вероятно е те да предизвикат имунен отговор при алогенна трансплантация.
Тези клетки проявяват силен адипогенен потенциал, което означава, че имат висока склонност към диференциране в адипоцити (мастни клетки) в сравнение с други типове мезенхимни стволови клетки.

Човешки мезенхимни клетки от мастна тъкан (HMSC.AD) при 10-кратно увеличение в клетъчна среда MSC-2 и среда за адипогенна диференциация, оцветени с Oil-Red-O, с подчертани триглицериди като адипоцитен маркер.

3.2 Мезенхимни стволови клетки, получени от костен мозък

Мезенхимните стволови клетки, получени от костен мозък (BM-MSCs), се събират от костния мозък, обикновено от тазобедрената и бедрената кост. Тези нехематопоетични клетки са открити през 1970 г. от А.Д. Фриденщайн.
Процедурата за извличане на BM-MSCs е болезнена и по-инвазивна, например аспирация на костен мозък.
Трансплантацията на мезенхимни стволови клетки от костен мозък изисква тясно съчетаване с реципиента, за да се намали рискът от имунно отхвърляне.
БМ-МСК притежават остеогенен потенциал. Те са по-склонни да се диференцират в остеоцити - костните клетки.

При 40-кратно увеличение клетките, подложени на остеогенна диференциация, са оцветени с Alizarin-Red-S за визуализиране на калциеви отлагания, а при същото увеличение клетките, подложени на адипогенна диференциация, са оцветени с Oil-Red-O.

3.3 Мезенхимни стволови клетки, получени от пъпна връв

Стволовите клетки, получени от пъпната връв (UC-MSCs), се получават от тъканта на пъпната връв.
Тъканта на пъпната връв е лесно достъпна за извличане на стволови клетки след раждането.
Подобно на BM-MSCs, стволовите клетки от пъпна връв също изискват HLA съвпадение между реципиента и донора за трансплантация, за да се избегне всякакъв имунен отговор.
Те проявяват по-висока склонност към невронна диференциация и по този начин са ценен изследователски инструмент за неврологични изследвания.

4. Научни приложения на мезенхимните стволови клетки

Мезенхимните стволови клетки (МСК) се използват широко в биомедицинските изследвания поради значителния им терапевтичен потенциал. В този раздел са посочени няколко обещаващи приложения на различни видове МСК.

Изследвания в областта на регенеративната медицина: Мезенхимните стволови клетки са мултипотентни клетки; те имат потенциала да се диференцират в различни клетъчни типове, като хрущялни, костни, мускулни и мастни клетки. Поради това те се прилагат като средство на регенеративната медицина за възстановяване и заместване на наранени или увредени тъкани. Регенеративните приложения на МСК се наблюдават предимно при увреждания на кожата, костите и опорно-двигателния апарат. Например, проучване, проведено от Helena Debiazi Zomer и сътрудници през 2020 г., установява, че мезенхимните стволови клетки, получени от мастна тъкан (AD-MSCs), са в състояние да ускорят заздравяването на кожни рани при модели на мишки. Те стимулират ангиогенезата и ремоделирането на екстрацелуларния матрикс, за да подпомогнат получаването на по-качествен белег, наподобяващ нормална здрава кожа, отколкото при контролната група [3]. В изследванията се наблюдават и свойствата за възстановяване на костни дефекти на мезенхимни стволови клетки, получени от пъпна връв. Те оказват възстановителни ефекти, като насърчават ангиогенезата, остеокластогенезата и мобилизират МСК на гостоприемника или се диференцират в остеобластоподобни клетки [4].
Заболявания/разстройства на имунната система: Мезенхимните стволови клетки оказват имуномодулиращо действие. Те са склонни да регулират имунните реакции и да намаляват възпалението. Поради това те се използват за лечение на автоимунни заболявания, т.е. ревматоиден артрит, множествена склероза, възпалителни заболявания на червата и др. За едно проучване е изследван имуномодулиращият ефект на мезенхимни стволови клетки, получени от костен мозък, върху Т-клетки от периферна кръв, извлечени от пациенти с ревматоиден артрит. БМ-МСК клетките оказват инхибиращ ефект върху Т клетките и потискат цитокините, участващи във физиопатологията на ревматоидния артрит [5].
Неврологични и сърдечносъдови изследвания: МСК притежават значителен потенциал за неврологични и сърдечносъдови изследвания. Те се използват за лечение на няколко невродегенеративни заболявания, включително болестта на Паркинсон и болестта на Алцхаймер. Освен това те се използват за лечение на сърдечносъдови заболявания, тъй като възстановяват увредени или увредени сърдечни тъкани след сърдечни инциденти. Освен това МСК подпомагат ангиогенезата и по този начин са ценни в сърдечносъдовите изследвания. Такова проучване изследва терапевтичния потенциал на мезенхимни стволови клетки, получени от мастна тъкан и костен мозък, при модел на остър инфаркт на миокарда (МИ). Проучването установи, че и двата източника са еднакво полезни за регенериране на сърдечните тъкани и намаляване на фиброзата [6]. Интересно е, че изследване, проведено през 2022 г., установява, че мезенхимните стволови клетки, получени от човешка пъпна връв (UC-MSCs), оказват невропротективен ефект при модели на мишки с болестта на Паркинсон чрез регулиране на чревните микроорганизми. Моделът на мишка показва подобрена локомоторна функция след интраназална трансплантация на UC-MSCs [7].

690,00 €*

Съдържание: 1.5 milliliter

Цени без данъци и разходи за доставка

cryovial

Номер на продукта: 300665

Препратки

Ding, D.C., W.C. Shyu, and S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011 г. 20(1): p. 5-14.
Zhan, X.-S., et al., A comparative study of biological characteristics and transcriptome profiles of mesenchymal stem cells from different canine tissues (Сравнително изследване на биологичните характеристики и транскриптомните профили на мезенхимни стволови клетки от различни кучешки тъкани ). Международно списание за молекулярни науки, 2019. 20(6): p. 1485.
Zomer, H.D., et al., Mesenchymal stromal cells from dermal and adipose tissues induce macrophage polarization to a pro-repair phenotype and improve skin wound healing. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
Kosinski, M., et al., Bone defect repair using a bone substitute supported by mesenchymal stem cells derived from the umbilical cord (Възстановяване на костни дефекти с помощта на костен заместител, поддържан от мезенхимни стволови клетки, получени от пъпна връв ). Stem Cells International, 2020 г. 2020.
Pedrosa, M., et al., Immunomodulatory effect of human bone marrow-derived mesenchymal stromal/stem cells on peripheral blood T cells from rheumatoid arthritis patients (Имуномодулиращ ефект на мезенхимни стволови клетки от човешки костен мозък върху Т-клетки от периферна кръв на пациенти с ревматоиден артрит ). Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al., Comparative Study of the Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem Cells Derived from Adipose Tissue and Bone Marrow on Acute Myocardial Infarction Model (Сравнително изследване на терапевтичния потенциал на мезенхимни стволови клетки, получени от мастна тъкан и костен мозък, върху модел на остър миокарден инфаркт ). Oman Med J, 2019. 34(6): p. 534-543.
Sun, Z., et al., Human umbilical cord mesenchymal stem cells improve locomotor function in Parkinson's disease mouse model through regulating intestinal microorganisms (Човешки мезенхимни стволови клетки от пъпна връв подобряват локомоторната функция при миши модел на болестта на Паркинсон чрез регулиране на чревните микроорганизми ). Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022 г. 9: p. 808905.