Lidské mezenchymální kmenové buňky (HMSC)

Mezenchymální kmenové buňky (MSC) jsou stromální buňky, které se vyznačují sebeobnovou a pozoruhodnou schopností diferencovat se v různé buněčné typy. To z nich činí cenný nástroj v regenerativní medicíně, testování léčiv a výzkumu nemocí. Obvykle se získávají z různých tkání, jako je pupečník, kostní dřeň a tuková tkáň. Byly však nalezeny i nové zdroje, jako je menstruační krev a endometrium. Tyto zdroje jsou upřednostňovány pro svou dostupnost a potenciální klinické využití [1]

Tento článek osvětlí obecné charakteristiky mezenchymálních kmenových buněk, jejich typy a potenciální využití ve výzkumu. Bude se zabývat především následujícími tématy:

1. Obecné vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk
2. Informace o kultivaci mezenchymálních kmenových buněk
3. Různé typy mezenchymálních kmenových buněk a jejich významné vlastnosti
4. Výzkumné využití mezenchymálních kmenových buněk

1. Obecné vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk

V tomto oddíle se budeme zabývat obecnými vlastnostmi mezenchymálních kmenových buněk, mezi které patří:

Multipotence
MSC jsou multipotentní kmenové buňky. Mají schopnost diferencovat se na více buněčných typů, což z nich činí cenný výzkumný nástroj pro regenerativní medicínu.
Sebeobnova
Stejně jako ostatní kmenové buňky mají mezenchymální kmenové buňky schopnost sebeobnovy, a udržují tak stabilní zdroj kmenových buněk po delší dobu.
Imunomodulační potenciál
MSC mají imunomodulační účinek, a proto se používají při léčbě různých autoimunitních onemocnění.
Imunogenicita
MSC mají obecně nízkou míru imunogenicity, což snižuje riziko imunitní rejekce při transplantaci. Může se však u jednotlivých typů lišit.
Dostupnost a přístupnost
MSC lze izolovat z různých tkání, včetně kostní dřeně, tukové tkáně a tkáně pupečníku, takže jsou snadno dostupné pro výzkumné 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 následujících informací o kultivaci MSC buněk. Tyto znalosti vám neusnadní práci, ale urychlí pokrok ve vašem výzkumném úsilí.

Klíčové body pro kultivaci mezenchymálních kmenových buněk

Doba zdvojení:	Doba zdvojení populace se u různých typů MSC liší. Může se pohybovat od 15,8 do 41,9 hodin [2].
Adherentní nebo v suspenzi:	Mezenchymální kmenové buňky jsou adherentní.
Hustota výsevu:	Hustota výsevu buněk doporučená pro MSC se udržuje v rozmezí 1 až 3 x¹⁰⁴ ^buněk/cm2. Pro nasazení se buňky opláchnou 1 x PBS (fosfátový pufr) a inkubují s akutázou (pasážovací roztok) po dobu přibližně 10 minut při pokojové teplotě. Po oddělení buněk se přidá médium a buňky se odstředí. Poté se buněčná peleta opatrně resuspenduje a buňky se dávkují do nové kultivační baňky obsahující čerstvé kultivační médium.
Kultivační médium:	Pro kultivaci mezenchymálních kmenových buněk se používá médium Alpha MEM obsahující 0,1 ng/ml bFGF (základní fibroblastový růstový faktor), 2,0 mM stabilního glutaminu, ribonukleosidy, deoxyribonukleosidy, 1,0 mM pyruvátu sodného a 2,2 g/l NaHCO3. Médium by se mělo vyměňovat každé 2 až 3 dny.
Růstové podmínky:	Kultivace mezenchymálních kmenových buněk se uchovávají ve zvlhčeném inkubátoru při teplotě 37 °C a 5 % CO2.
Skladování:	Mezenchymální kmenové buňky lze dlouhodobě skladovat v plynné fázi tekutého dusíku nebo při teplotě nižší než -150 °C.
Postup zmrazování a médium:	Ke skladování mezenchymálních kmenových buněk se používají mrazicí média CM-1 nebo CM-ACF. Obecně se používá pomalý proces zmrazování, který umožňuje pokles teploty pouze o 1 °C za minutu. Tím se chrání životaschopnost buněk.
Proces rozmrazování:	Zmrazené MSC se mírně ponoří do vodní lázně nastavené na 37 °C přibližně na 60 sekund. Poté se přidá čerstvé kultivační médium, buňky se resuspendují a odstředí. Tímto krokem se z buněk odstraní složky zmrazovacího média. Získaná buněčná peleta se poté přidá do růstového média a buňky se rozdělí do nových baněk pro kultivaci.
Úroveň biologické bezpečnosti:	Pro manipulaci s kulturami mezenchymálních kmenových buněk a jejich udržování je vyžadována laboratoř s biologickou bezpečností 1. úrovně.

3. Různé typy mezenchymálních kmenových buněk a jejich významné vlastnosti

Existuje mnoho typů mezenchymálních kmenových buněk založených na zdrojích. V této části článku jsou diskutovány tři hlavní typy MSC.

3.1 Mezenchymální kmenové buňky pocházející z tukové tkáně

Mezenchymální kmenové buňky odvozené od tukové tkáně (AD-MSC) jsou typem mezenchymálních kmenových buněk získaných z tukové nebo tukové tkáně.
Jsou hojně přítomny v tukové tkáni a postup jejich extrakce je relativně snadný prostřednictvím minimálně invazivního zákroku zvaného liposukce.
Při alogenní transplantaci je u nich menší pravděpodobnost, že vyvolají imunitní reakci.
Tyto buňky vykazují silný adipogenní potenciál, což znamená, že mají ve srovnání s jinými typy mezenchymálních kmenových buněk vysokou diferenciační tendenci v adipocyty (tukové buňky).

Lidské mezenchymální buňky tukové tkáně (HMSC.AD) při 10násobném zvětšení v buněčném kultivačním médiu MSC-2 a v adipogenním diferenciačním médiu obarveném pomocí Oil-Red-O se zvýrazněním triglyceridů jako markeru adipocytů.

3.2 Mezenchymální kmenové buňky získané z kostní dřeně

Mezenchymální kmenové buňky odvozené z kostní dřeně (BM-MSC) se získávají z kostní dřeně, obvykle odebrané z kyčelní a stehenní kosti. Tyto nehematopoetické buňky objevil v roce 1970 A. J. Friedenstein.
Postup získávání BM-MSC je bolestivý a invazivnější, například aspirace kostní dřeně.
Transplantace mezenchymálních kmenových buněk kostní dřeně vyžaduje těsnou shodu s příjemcem, aby se snížilo riziko imunitní rejekce.
BM-MSC mají osteogenní potenciál. Mají větší sklon k diferenciaci v osteocyty, kostní buňky.

Při 40násobném zvětšení buňky procházející osteogenní diferenciací s barvením Alizarin-Red-S pro vizualizaci vápenatých depozit a při stejném zvětšení buňky procházející adipogenní diferenciací obarvené barvivem Oil-Red-O.

3.3 Mezenchymální kmenové buňky pupečníkového původu

Pupečníkové kmenové buňky (UC-MSC) se získávají z tkáně pupečníku.
Tkáň pupečníku je po porodu snadno dostupná pro odběr kmenových buněk.
Stejně jako BM-MSC vyžadují i pupečníkové kmenové buňky pro transplantaci shodu HLA příjemce a dárce, aby se předešlo případné imunitní reakci.
Vykazují vyšší tendenci k nervové diferenciaci, a jsou proto cenným výzkumným nástrojem pro neurologický výzkum.

4. Výzkumné aplikace mezenchymálních kmenových buněk

Mezenchymální kmenové buňky (MSC) se díky svému významnému terapeutickému potenciálu hojně využívají v biomedicínském výzkumu. V tomto oddíle je uvedeno několik slibných aplikací různých typů MSC.

Výzkum v oblasti regenerativní medicíny: Mezenchymální kmenové buňky jsou multipotentní buňky; mají potenciál diferencovat se v různé typy buněk, jako jsou buňky chrupavky, kosti, svalu a tuku. Proto se podávají jako regenerativní medicína k opravě a náhradě poraněných nebo poškozených tkání. Regenerativní aplikace MSC jsou pozorovány 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 na myších modelech. Stimulují angiogenezi a remodelaci extracelulární matrix a podporují tak vznik kvalitnější jizvy připomínající normální zdravou kůži než u kontrolní skupiny [3]. Výzkum také pozoroval vlastnosti mezenchymálních kmenových buněk pupečníkového původu při reparaci kostních defektů. Vykazují reparační účinky podporou angiogeneze, osteoklastogeneze a mobilizací hostitelských MSC nebo diferenciací na buňky podobné osteoblastům [4].
Onemocnění/poruchy imunitního systému: Mezenchymální kmenové buňky mají imunomodulační účinky. Mají tendenci regulovat imunitní reakce a snižovat zánět. Proto se využívají k léčbě autoimunitních onemocnění, tj. revmatoidní artritidy, roztroušené sklerózy, zánětlivých střevních onemocnění atd. Ve studii byl zkoumán imunomodulační účinek mezenchymálních kmenových buněk získaných z kostní dřeně na T-buňky periferní krve získané od pacientů s revmatoidní artritidou. Buňky BM-MSC mají inhibiční účinek na T-buňky a potlačují cytokiny podílející se na fyziopatologii revmatoidní artritidy [5].
Neurologický a kardiovaskulární výzkum: MSC mají významný potenciál pro využití v neurologickém a kardiovaskulárním výzkumu. Používají se k léčbě několika neurodegenerativních onemocnění, včetně Parkinsonovy a Alzheimerovy choroby. Kromě toho se využívají při léčbě kardiovaskulárních onemocnění, protože opravují poškozené nebo poraněné srdeční tkáně po srdečních příhodách. Kromě toho MSC podporují také angiogenezi, a proto jsou cenné v kardiovaskulárním výzkumu. Taková studie zkoumala terapeutický potenciál mezenchymálních kmenových buněk získaných z tukové tkáně a kostní dřeně na modelu akutního infarktu myokardu (IM). Studie zjistila, že oba zdroje jsou stejně prospěšné při regeneraci srdeční tkáně a snižování fibrózy [6]. Zajímavé je, že výzkum provedený v roce 2022 zjistil, že mezenchymální kmenové buňky odvozené z lidského pupečníku (UC-MSC) mají neuroprotektivní účinky u myších modelů Parkinsonovy choroby prostřednictvím regulace střevních mikroorganismů. Myší model vykazoval zlepšení pohybových funkcí po intranazální transplantaci UC-MSCs [7].

690,00 €*

Obsah: 1.5 milliliter

Ceny bez daní a nákladů na dopravu

cryovial

Číslo výrobku: 300665

Odkazy

Ding, D.C., W.C. Shyu a S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011. 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 (Srovnávací studie biologických vlastností a transkriptomových profilů mezenchymálních kmenových buněk z různých psích tkání ). International journal of molecular sciences, 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. oprava kostních defektů pomocí kostní náhrady podporované mezenchymálními kmenovými buňkami získanými z pupečníku. Stem Cells International, 2020. 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 [Imunomodulační účinek mezenchymálních stromálních/kmenových buněk odvozených z lidské kostní dřeně na T-buňky periferní krve pacientů s revmatoidní artritidou ]. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al. srovnávací studie terapeutického potenciálu mezenchymálních kmenových buněk získaných z tukové tkáně a kostní dřeně na modelu akutního infarktu myokardu. 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. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.