Menschliche mesenchymale Stammzellen (HMSC)

Mesenchymale Stammzellen (MSCs) sind Stromazellen, die sich durch ihre Selbsterneuerung und ihre bemerkenswerte Fähigkeit zur Differenzierung in verschiedene Zelltypen auszeichnen. Dies macht sie zu einem wertvollen Hilfsmittel in der regenerativen Medizin, der Arzneimittelprüfung und der Krankheitsforschung. Sie werden normalerweise aus verschiedenen Geweben wie Nabelschnur, Knochenmark und Fettgewebe gewonnen. Es wurden jedoch auch neue Quellen wie Menstruationsblut und Endometrium entdeckt. Diese Quellen werden aufgrund ihrer Zugänglichkeit und ihrer potenziellen klinischen Anwendungen bevorzugt [1]

Dieser Artikel beleuchtet die allgemeinen Eigenschaften, Arten und potenziellen Anwendungen von mesenchymalen Stammzellen in der Forschung. Hauptsächlich wird er diskutieren:

1. Allgemeine Eigenschaften von mesenchymalen Stammzellen
2. Informationen zur Kultivierung mesenchymaler Stammzellen
3. Verschiedene Arten von mesenchymalen Stammzellen und ihre wichtigsten Eigenschaften
4. Forschungsanwendungen von mesenchymalen Stammzellen

1. Allgemeine Eigenschaften von mesenchymalen Stammzellen

In diesem Abschnitt werden die allgemeinen Eigenschaften von mesenchymalen Stammzellen erörtert, darunter:

Multipotenz
MSCs sind multipotente Stammzellen. Sie haben die Fähigkeit, sich in mehrere Zelltypen zu differenzieren, was sie zu einem wertvollen Forschungsinstrument für die regenerative Medizin macht.
Selbsterneuerung
Wie andere Stammzellen haben auch mesenchymale Stammzellen die Fähigkeit zur Selbsterneuerung, so dass sie über einen längeren Zeitraum eine stabile Stammzellenquelle darstellen.
Immunomodulatorisches Potenzial
MSZ haben eine immunmodulatorische Wirkung und werden daher bei der Behandlung verschiedener Autoimmunerkrankungen eingesetzt.
Immunogenität
Im Allgemeinen weisen MSZ eine geringe Immunogenität auf, was das Risiko einer Immunabstoßung bei der Transplantation verringert. Sie kann jedoch von Typ zu Typ variieren.
Verfügbarkeit und Zugänglichkeit
MSZ können aus verschiedenen Geweben isoliert werden, z. B. aus Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnurgewebe, so dass sie für Forschungs- und Therapiezwecke leicht verfügbar sind.

2. Informationen zur Kultivierung mesenchymaler Stammzellen

Um mesenchymale Stammzellkulturen effektiv verwalten und handhaben zu können, ist ein umfassendes Verständnis der folgenden Informationen zur Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen unabdingbar. Dieses Wissen wird Ihnen nicht nur die Arbeit erleichtern, sondern auch den Fortschritt Ihrer Forschungsarbeiten beschleunigen.

Wichtige Punkte für die Kultivierung mesenchymaler Stammzellen

Verdopplungszeit:	Die Verdopplungszeit der Population variiert zwischen den verschiedenen Arten von MSCs. Sie kann zwischen 15,8 und 41,9 Stunden liegen [2].
Adhärent oder in Suspension:	Mesenchymale Stammzellen sind adhärent.
Aussaatdichte:	Die empfohlene Zellaussaatdichte für MSZ liegt zwischen 1 und 3 x¹⁰⁴ ^Zellen/cm2. Für die Aussaat werden die Zellen mit 1 x PBS (Phosphatpuffersalzlösung) gespült und etwa 10 Minuten lang bei Raumtemperatur mit Accutase (Passagierlösung) inkubiert. Nach dem Ablösen der Zellen wird das Medium zugegeben und die Zellen werden zentrifugiert. Anschließend wird das Zellpellet vorsichtig resuspendiert, und die Zellen werden in eine neue Kulturflasche mit frischem Nährmedium überführt.
Wachstumsmedium:	Für die Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen wird Alpha MEM-Medium verwendet, das 0,1 ng/ml bFGF (Basic fibroblast growth factor), 2,0 mM stabiles Glutamin, Ribonukleoside, Deoxyribonukleoside, 1,0 mM Natriumpyruvat und 2,2 g/L NaHCO3 enthält. Die Medien sollten alle 2 bis 3 Tage ausgetauscht werden.
Wachstumsbedingungen:	Mesenchymale Stammzellkulturen werden in einem befeuchteten Inkubator bei 37ºC und 5% CO2 gehalten.
Lagerung:	Mesenchymale Stammzellen können in der Dampfphase von flüssigem Stickstoff oder bei unter -150 °C längerfristig gelagert werden.
Einfrierverfahren und Medium:	Zur Lagerung von mesenchymalen Stammzellen werden CM-1- oder CM-ACF-Einfriermedien verwendet. Im Allgemeinen wird ein langsamer Gefrierprozess angewandt, der nur eine Temperatursenkung von 1 °C pro Minute zulässt. Dadurch wird die Lebensfähigkeit der Zellen geschützt.
Auftauprozess:	Eingefrorene MSZ werden in einem auf 37 °C voreingestellten Wasserbad für etwa 60 Sekunden leicht eingetaucht. Anschließend wird frisches Kulturmedium zugegeben, die Zellen werden resuspendiert und zentrifugiert. Durch diesen Schritt werden die Bestandteile des Gefriermediums von den Zellen entfernt. Das so gewonnene Zellpellet wird dann dem Wachstumsmedium zugesetzt, und die Zellen werden zur Kultivierung in neue Flaschen verteilt.
Biosicherheitsstufe:	Für den Umgang mit mesenchymalen Stammzellkulturen und deren Pflege ist ein Labor der Biosicherheitsstufe 1 erforderlich.

3. Verschiedene Arten von mesenchymalen Stammzellen und ihre wichtigsten Merkmale

Es gibt viele Arten von mesenchymalen Stammzellen, die aus verschiedenen Quellen stammen. In diesem Abschnitt des Artikels werden drei Haupttypen von MSC erörtert.

3.1 Aus Fettgewebe stammende mesenchymale Stammzellen

Aus Fettgewebe gewonnene mesenchymale Stammzellen (AD-MSCs) sind eine Art von mesenchymalen Stammzellen, die aus Fettgewebe gewonnen werden.
Sie sind im Fettgewebe reichlich vorhanden, und die Gewinnung ist durch ein minimalinvasives Verfahren, die so genannte Fettabsaugung, relativ einfach.
Die Wahrscheinlichkeit, dass sie bei einer allogenen Transplantation eine Immunreaktion hervorrufen, ist geringer.
Diese Zellen weisen ein robustes adipogenes Potenzial auf, d. h. sie haben im Vergleich zu anderen mesenchymalen Stammzelltypen eine hohe Differenzierungstendenz in Adipozyten (Fettzellen).

Menschliche mesenchymale Fettzellen (HMSC.AD) bei 10-facher Vergrößerung in MSC-2-Zellkulturmedium und adipogenem Differenzierungsmedium, gefärbt mit Oil-Red-O, wobei Triglyceride als Adipozytenmarker hervorgehoben werden.

3.2 Aus dem Knochenmark stammende mesenchymale Stammzellen

Mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (BM-MSCs) werden aus dem Knochenmark gewonnen, in der Regel aus dem Hüft- und Oberschenkelknochen. Diese nicht-hämatopoetischen Zellen wurden 1970 von A.J. Friedenstein entdeckt.
Das Entnahmeverfahren für BM-MSC ist schmerzhaft und invasiver, z. B. die Knochenmarkspunktion.
Die Transplantation mesenchymaler Stammzellen aus dem Knochenmark erfordert eine enge Abstimmung mit dem Empfänger, um das Risiko einer Immunabstoßung zu verringern.
BM-MSCs besitzen ein osteogenes Potenzial. Sie haben eine stärkere Neigung, sich in Osteozyten, die Knochenzellen, zu differenzieren.

Bei 40-facher Vergrößerung: Zellen, die eine osteogene Differenzierung durchlaufen, mit Alizarin-Red-S-Färbung, um Kalziumablagerungen sichtbar zu machen, und bei gleicher Vergrößerung: Zellen, die eine adipogene Differenzierung durchlaufen, mit Oil-Red-O-Färbung.

3.3 Aus der Nabelschnur gewonnene mesenchymale Stammzellen

Nabelschnurstammzellen (UC-MSCs) werden aus dem Nabelschnurgewebe gewonnen.
Das Nabelschnurgewebe ist nach der Geburt leicht zugänglich für die Gewinnung von Stammzellen.
Wie BM-MSCs erfordern auch Nabelschnurstammzellen für die Transplantation eine HLA-Übereinstimmung zwischen Empfänger und Spender, um eine Immunreaktion zu vermeiden.
Sie weisen eine höhere Tendenz zur neuronalen Differenzierung auf und sind daher wertvolle Forschungsinstrumente für die neurologische Forschung.

4. Forschungsanwendungen von mesenchymalen Stammzellen

Mesenchymale Stammzellen (MSC) werden aufgrund ihres bedeutenden therapeutischen Potenzials häufig in der biomedizinischen Forschung eingesetzt. In diesem Abschnitt werden einige vielversprechende Anwendungen der verschiedenen MSC-Typen genannt.

Forschung im Bereich der regenerativen Medizin: Mesenchymale Stammzellen sind multipotente Zellen; sie haben das Potenzial, sich in verschiedene Zelltypen wie Knorpel-, Knochen-, Muskel- und Fettzellen zu differenzieren. Daher werden sie in der regenerativen Medizin zur Reparatur und zum Ersatz von verletztem oder beschädigtem Gewebe eingesetzt. Die regenerativen Anwendungen von MSZ werden vor allem bei Verletzungen der Haut, der Knochen und des Bewegungsapparats beobachtet. In einer Studie von Helena Debiazi Zomer und Mitarbeitern aus dem Jahr 2020 wurde beispielsweise festgestellt, dass aus Fettgewebe gewonnene mesenchymale Stammzellen (AD-MSCs) die Wundheilung der Haut in Mausmodellen beschleunigen können. Sie stimulieren die Angiogenese und den Umbau der extrazellulären Matrix, so dass die Qualität der Narbe besser ist als in der Kontrollgruppe [3]. Die Forschung hat auch die Reparaturfähigkeit von Knochendefekten durch mesenchymale Stammzellen aus der Nabelschnur beobachtet. Sie üben reparierende Wirkungen aus, indem sie die Angiogenese, die Osteoklastogenese und die Mobilisierung von Wirts-MSCs fördern oder sich in osteoblastenähnliche Zellen differenzieren [4].
Krankheiten/Störungen des Immunsystems: Mesenchymale Stammzellen üben immunmodulatorische Wirkungen aus. Sie neigen dazu, Immunreaktionen zu regulieren und Entzündungen zu verringern. Daher werden sie zur Behandlung von Autoimmunkrankheiten eingesetzt, z. B. rheumatoide Arthritis, Multiple Sklerose, entzündliche Darmerkrankungen usw. In einer Studie wurde die immunmodulatorische Wirkung von aus dem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen auf periphere T-Zellen aus dem Blut von Patienten mit rheumatoider Arthritis untersucht. BM-MSC-Zellen üben eine hemmende Wirkung auf T-Zellen aus und unterdrücken Zytokine, die an der Physiopathologie der rheumatoiden Arthritis beteiligt sind [5].
Neurologische und kardiovaskuläre Forschung: MSC haben ein erhebliches Potenzial für neurologische und kardiovaskuläre Forschungsanwendungen. Sie werden zur Behandlung verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen eingesetzt, darunter die Parkinson- und die Alzheimer-Krankheit. Außerdem werden sie bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt, da sie geschädigtes oder verletztes Herzgewebe nach kardialen Ereignissen reparieren. Außerdem fördern MSZ die Angiogenese und sind daher für die kardiovaskuläre Forschung wertvoll. In einer solchen Studie wurde das therapeutische Potenzial von aus Fett und Knochenmark stammenden mesenchymalen Stammzellen in einem Modell des akuten Myokardinfarkts (MI) untersucht. Die Studie ergab, dass beide Quellen gleichermaßen zur Regeneration des Herzgewebes und zur Verringerung der Fibrose beitragen [6]. Interessanterweise ergab eine im Jahr 2022 durchgeführte Studie, dass mesenchymale Stammzellen aus der menschlichen Nabelschnur (UC-MSCs) in Mausmodellen für die Parkinson-Krankheit neuroprotektive Wirkungen haben, indem sie die Mikroorganismen im Darm regulieren. Das Mausmodell zeigte eine verbesserte Bewegungsfunktion nach intranasaler Transplantation von UC-MSCs [7].

690,00 €*

Inhalt: 1.5 milliliter

Preise exkl. MwSt. zzgl. Versandkosten

cryovial

Produktnummer: 300665

Referenzen

Ding, D.C., W.C. Shyu, und 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. 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., Bone defect repair using a bone substitute supported by mesenchymal stem cells derived from the umbilical cord. Stem Cells International, 2020. 2020.
Pedrosa, M., et al., Immunmodulatorische Wirkung von aus menschlichem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stroma-/Stammzellen auf periphere T-Zellen aus Blut von Patienten mit rheumatoider Arthritis. Zeitschrift für Tissue Engineering und regenerative Medizin, 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. 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.