Vydáno: 2023 | Poslední revize: květen 2026

Lidské mezenchymální kmenové buňky (HMSC)

1. Obecné vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk

V této části se budeme zabývat obecnými vlastnostmi mezenchymálních kmenových buněk, mezi které patří:

• Multipotence

  MSC jsou multipotentní kmenové buňky. Mají schopnost diferencovat se do více typů buněk, což z nich činí cenný výzkumný nástroj pro regenerativní medicínu.

• Seberegenerace

  Stejně jako jiné kmenové buňky mají i mezenchymální kmenové buňky schopnost sebeobnovy, čímž po dlouhou dobu udržují stabilní zdroj kmenových buněk.

• Imunomodulační potenciál

  MSC mají imunomodulační účinek, a proto se používají při léčbě různých autoimunitních onemocnění.

• Imunogenita

  Obecně mají MSC nízkou imunogenitu, což snižuje riziko imunitního odmítnutí při transplantaci. Může se však lišit podle typu.

• Dostupnost a přístupnost

  MSC lze izolovat z různých tkání, včetně kostní dřeně, tukové tkáně a tkáně pupečníku, což je činí snadno dostupnými pro výzkum a terapeutické aplikace.

2. Informace o kultivaci mezenchymálních kmenových buněk

Pro efektivní správu a manipulaci s kulturami mezenchymálních kmenových buněk je nezbytné mít komplexní znalosti o následujících informacích týkajících se kultivace MSC. Tyto znalosti vám nejen usnadní práci, ale také urychlí pokrok ve vašich výzkumných aktivitách.

Klíčové body pro kultivaci mezenchymálních kmenových buněk

Doba zdvojnásobení:

Doba zdvojnásobení populace se u různých typů MSC liší. Může se pohybovat v rozmezí od 15,8 do 41,9 hodin [2].

Adhezivní nebo v suspenzi:

Mesenchymální kmenové buňky jsou adhezivní.

Hustota výsevu:

Doporučená hustota výsevu buněk pro MSC se pohybuje mezi 1 až 3 x 10⁴ buněk/cm². Pro výsev se buňky propláchnou 1x PBS (fosfátový pufr) a inkubují se s accutase (roztokem pro pasážování) po dobu přibližně 10 minut při pokojové teplotě. Po odloučení buněk se přidá médium a buňky se odstředí. Poté se buněčný pelet opatrně resuspenduje a buňky se rozdělí do nové kultivační baňky obsahující čerstvé kultivační médium.

Růstové médium:

Pro kultivaci mezenchymálních kmenových buněk se používá médium Alpha MEM obsahující 0,1 ng/ml bFGF (základní fibroblastový růstový faktor), 2,0 mM stabilní glutamin, ribonukleosidy, deoxyribonukleosidy, 1,0 mM pyruvát sodný a 2,2 g/l NaHCO3 se používá pro kultivaci mezenchymálních kmenových buněk. Médium by se mělo vyměňovat každé 2 až 3 dny. 

Podmínky růstu:

Kultury mezenchymálních kmenových buněk se uchovávají ve zvlhčeném inkubátoru při teplotě 37 °C a 5 % CO2.

Skladování:

Mesenchymální kmenové buňky lze skladovat ve fázi páry kapalného dusíku nebo při teplotě nižší než -150 °C pro dlouhodobé skladování.

Proces zmrazování a médium:

K uchovávání mezenchymálních kmenových buněk se používají zmrazovací média CM-1 nebo CM-ACF. Obvykle se používá proces pomalého zmrazování, při kterém se teplota snižuje pouze o 1 °C za minutu. Tím se chrání životaschopnost buněk.

Proces rozmrazování:

Zmrazené MSC se na přibližně 60 sekund mírně ponoří do vodní lázně předem nastavené na 37 °C. Poté se přidá čerstvé kultivační médium, buňky se resuspendují a odstředí. Tento krok odstraní složky mrazicího média z buněk. Získaný buněčný pelet se poté přidá do růstového média a buňky se rozdělí do nových lahví pro kultivaci.

Úroveň biologické bezpečnosti:

Pro manipulaci a udržování kultur mezenchymálních kmenových buněk je vyžadována laboratoř s úrovní biologické bezpečnosti 1.

3. Různé typy mezenchymálních kmenových buněk a jejich hlavní vlastnosti

Existuje mnoho typů mezenchymálních kmenových buněk podle zdroje. V této části článku jsou popsány tři hlavní typy MSC.

3.1 Mesenchymální kmenové buňky odvozené z tukové tkáně

• Mesenchymální kmenové buňky odvozené z tukové tkáně (AD-MSC) jsou typem mezenchymálních kmenových buněk extrahovaných z tukové tkáně.
• V tukové tkáni se vyskytují v hojném množství a jejich extrakce je relativně snadná díky minimálně invazivnímu zákroku zvanému liposukce.
• Je méně pravděpodobné, že při alogenní transplantaci vyvolají imunitní reakci.
• Tyto buňky vykazují silný adipogenní potenciál, což znamená, že mají ve srovnání s jinými typy mezenchymálních kmenových buněk vysokou tendenci k diferenciaci na adipocyty (tukové buňky).

Vydáno: 2023 | Poslední revize: květen 2026

Mesenchymální kmenové buňky získané z pupečníkové krve

• Kmenové buňky z pupečníkové tkáně (UC-MSC) se získávají z tkáně pupečníku.
• Tkáň pupečníku je po porodu snadno dostupná pro extrakci kmenových buněk.
• Stejně jako BM-MSC vyžadují i kmenové buňky z pupečníkové krve pro transplantaci shodu HLA mezi příjemcem a dárcem, aby se předešlo jakékoli imunitní reakci.
• Vyznačují se vyšší tendencí k neurální diferenciaci, a jsou proto cennými nástroji pro neurologický výzkum.

4. Výzkumné aplikace mezenchymálních kmenových buněk

Mesenchymální kmenové buňky (MSC) jsou díky svému významnému terapeutickému potenciálu široce využívány v biomedicínském výzkumu. V této části je uvedeno několik slibných aplikací různých typů MSC.

• Výzkum regenerativní medicíny: Mesenchymální kmenové buňky jsou multipotentní buňky; mají potenciál diferencovat se do různých typů buněk, jako jsou buňky chrupavky, kosti, svalu a tuku. Proto se podávají jako regenerativní léčivo k opravě a nahrazení poraněných nebo poškozených tkání. Regenerační aplikace MSC se pozorují především u poranění kůže, kostí a pohybového aparátu. Například studie provedená Helenou Debiazi Zomer a spolupracovníky v roce 2020 zjistila, že mezenchymální kmenové buňky odvozené z tukové tkáně (AD-MSC) jsou schopny urychlit hojení kožních ran u myších modelů. Stimulují angiogenezi a remodelaci extracelulární matrice, čímž podporují vznik jizvy lepší kvality, která se podobá normální zdravé kůži, než u kontrolní skupiny [3]. Výzkum také pozoroval vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk odvozených z pupečníkové krve při opravě kostních defektů. Tyto buňky vykazují opravné účinky tím, že podporují angiogenezi, osteoklastogenezi a mobilizaci hostitelských MSC nebo se diferencují na buňky podobné osteoblastům [4].
• Onemocnění/poruchy imunitního systému: Mesenchymální kmenové buňky mají imunomodulační účinky. Mají tendenci regulovat imunitní reakce a snižovat zánět. Proto se používají k léčbě autoimunitních onemocnění, tj. revmatoidní artritidy, roztroušené sklerózy, zánětlivých onemocnění střev atd. Jedna studie zkoumala imunomodulační účinek mezenchymálních kmenových buněk odvozených z kostní dřeně na T buňky periferní krve odebrané pacientům s revmatoidní artritidou. BM-MSC buňky vykazují inhibiční účinek na T buňky a potlačují cytokiny zapojené do patofyziologie revmatoidní artritidy [5].
• Neurologický a kardiovaskulární výzkum: MSC mají významný potenciál pro aplikace v neurologickém a kardiovaskulárním výzkumu. Používají se k léčbě několika neurodegenerativních poruch, včetně Parkinsonovy a Alzheimerovy choroby. Navíc se využívají při léčbě kardiovaskulárních onemocnění, protože opravují poškozené nebo poraněné srdeční tkáně po srdečních příhodách. Kromě toho MSC také podporují angiogenezi, a jsou tak cenné v kardiovaskulárním výzkumu. Jedna taková studie zkoumala terapeutický potenciál mezenchymálních kmenových buněk odvozených z tukové tkáně a kostní dřeně v modelu akutního infarktu myokardu (MI). Studie zjistila, že oba zdroje jsou stejně prospěšné při regeneraci srdečních tkání a snižování fibrózy [6]. Zajímavé je, že výzkum provedený v roce 2022 zjistil, že mezenchymální kmenové buňky odvozené z lidské pupečníkové krve (UC-MSC) vykazují neuroprotektivní účinky v myších modelech Parkinsonovy choroby prostřednictvím regulace střevních mikroorganismů. Myší model vykazoval zlepšenou pohybovou funkci po intranazální transplantaci UC-MSC [7].

Literatura

1. Ding, D.C., W.C. Shyu a S.Z. Lin, Mesenchymální kmenové buňky. Cell Transplant, 2011. 20(1): s. 5–14.
2. Zhan, X.-S. a kol., Srovnávací studie biologických charakteristik a transkriptomových profilů mezenchymálních kmenových buněk z různých psích tkání. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): s. 1485.
3. Zomer, H.D., et al., Mesenchymální stromální buňky z kožních a tukových tkání indukují polarizaci makrofágů k fenotypu podporujícímu opravu a zlepšují hojení kožních ran. Cytotherapy, 2020. 22(5): s. 247–260.
4. Kosinski, M., et al., Oprava kostních defektů pomocí kostního náhradního materiálu podporovaného mezenchymálními kmenovými buňkami odvozenými z pupečníkové krve. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M., et al., Imunomodulační účinek mezodermálních stromálních/kmenových buněk odvozených z lidské kostní dřeně na T buňky periferní krve u pacientů s revmatoidní artritidou. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): s. 16–28.
6. Omar, A.M., et al., Srovnávací studie terapeutického potenciálu mezenchymálních kmenových buněk odvozených z tukové tkáně a kostní dřeně na modelu akutního infarktu myokardu. Oman Med J, 2019. 34(6): s. 534–543.
7. Sun, Z., et al., Mesenchymální kmenové buňky z lidské pupečníkové krve zlepšují pohybové funkce u myšího modelu Parkinsonovy choroby prostřednictvím regulace střevních mikroorganismů. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: s. 808905.