Avaldatud: 2023 | Viimati läbi vaadatud: mai 2026

Inimese mesenküümse tüvirakud (HMSC)

1. Mesenküümse tüvirakkude üldised omadused

Käesolevas osas käsitletakse mesenküümse tüvirakkude üldisi omadusi, mille hulka kuuluvad:

• Multipotentsus

  MSC-d on multipotentsed tüvirakud. Neil on võime diferentseeruda mitmesugusteks rakutüüpideks, mis teeb neist väärtusliku uurimisvahendi regeneratiivses meditsiinis.

• Eneseuuenemine

  Nagu teisedki tüvirakud, on mesenküümse tüvirakkudel eneseuuenemise võime, mis tagab stabiilse tüvirakkude allika pika aja jooksul.

• Immunomoduleeriv potentsiaal

  MSC-d avaldavad immunomodulatoorset mõju ja seetõttu kasutatakse neid erinevate autoimmuunhaiguste ravis.

• Immunogeensus

  Üldiselt on mesenküümse tüvirakkudel madal immunogeensus, mis vähendab siirdamise korral immuunreaktsiooni riski. See võib aga tüüpide lõikes erineda.

• Kättesaadavus ja juurdepääsetavus

  MSC-sid saab eraldada erinevatest kudedest, sealhulgas luuüdist, rasvkoest ja nabanöörikudest, mistõttu on need kergesti kättesaadavad teadus- ja ravieesmärkidel.

2. Mesenküümse tüvirakkude kasvatamise teave

Mesenküümse tüvirakkude kultuuride tõhusaks haldamiseks ja käsitsemiseks on hädavajalik omada põhjalikke teadmisi järgnevast MSC-rakkude kultiveerimise teabest. Need teadmised ei tee teie tööd kergemaks, kuid kiirendavad teie teadustöö edasiminekut.

Mesenküümse tüvirakkude kasvatamise põhipunktid

Kaksinkordistumisaeg:

Populatsiooni kahekordistumisaeg varieerub erinevate mesenküümse tüvirakkude tüüpide vahel. See võib ulatuda 15,8 kuni 41,9 tunnini [2].

Adherentne või suspensioonis:

Mesenküümse tüvirakud on adhesiivsed.

Külvitihedus:

MSC-de jaoks soovitatav rakkude külvitihedus on 1–3 x 10⁴ rakku/cm². Külvamiseks loputatakse rakke 1x PBS-ga (fosfaadipuhverlahus) ja inkubeeritakse accutase'iga (passageerimislahus) umbes 10 minutit toatemperatuuril. Pärast rakkude eraldumist lisatakse kasvukeskkond ja rakud tsentrifuugitakse. Seejärel suspendeeritakse rakupellet hoolikalt uuesti ja rakud jaotatakse uude kultuurikolbi, mis sisaldab värsket kasvukeskkonda.

Kasvukeskkond:

Mesenküümse tüvirakkude kasvatamiseks kasutatakse Alpha MEM-keskkonda, mis sisaldab 0,1 ng/ml bFGF-i (põhiline fibroblastide kasvufaktor), 2,0 mM stabiilset glutamiini, ribonukleosiide, desoksiribonukleosiide, 1,0 mM naatrium-püruvaati ja 2,2 g/l NaHCO3, kasutatakse mesenküümse tüvirakkude kultiveerimiseks. Kasvukeskkonda tuleks vahetada iga 2–3 päeva järel. 

Kasvatustingimused:

Mesenküümseid tüvirakke hoitakse niisutatud inkubaatoris temperatuuril 37 °C ja 5% CO2 sisaldusega.

Säilitamine:

Mesenküümseid tüvirakke võib säilitada vedela lämmastiku aurufaasis või pikemaks ajaks temperatuuril alla -150 °C.

Külmutamisprotsess ja keskkond:

Mesenküümse tüvirakkude säilitamiseks kasutatakse CM-1 või CM-ACF külmutuskeskkonda. Üldiselt kasutatakse aeglast külmutamisprotsessi, mille käigus temperatuur langeb vaid 1 °C minutis. See kaitseb rakkude eluvõimelisust.

Sulatusprotsess:

Külmutatud mesenküümseid tüvirakke kastetakse umbes 60 sekundiks veevanni, mille temperatuur on eelnevalt seatud 37 °C-le. Seejärel lisatakse värsket kasvukeskkonda, rakud suspendeeritakse uuesti ja tsentrifuugitakse. See samm eemaldab külmutusainete komponendid rakkudest. Saadud rakupellet lisatakse seejärel kasvukeskkonnale ja rakud jaotatakse uude kolbi kultiveerimiseks.

Bioloogilise ohutuse tase:

Mesenküümse tüvirakkude kultuuride käitlemiseks ja hooldamiseks on vaja 1. bioloogilise ohutuse taseme laborit.

3. Erinevad mesenküümse tüvirakkude tüübid ja nende olulisemad omadused

Mesenküümseid tüvirakke on palju erinevaid, sõltuvalt nende päritolust. Käesolevas artikli osas käsitletakse kolme peamist MSC tüüpi.

3.1 Rasvkoest saadud mesenküümse tüvirakud

• Rasvkoest saadud mesenküümse tüvirakud (AD-MSC) on mesenküümse tüvirakkude tüüp, mis on ekstraheeritud rasvkoest.
• Neid leidub rasvkoes rohkesti ja nende eraldamine on suhteliselt lihtne minimaalselt invasiivse protseduuri abil, mida nimetatakse liposuktsiooniks.
• Allogeense siirdamise korral on nende puhul immuunreaktsiooni tekkimise tõenäosus väiksem.
• Nendel rakkudel on tugev adipogeenne potentsiaal, mis tähendab, et neil on võrreldes teiste mesenküümse tüvirakkude tüüpidega suur kalduvus diferentseeruda adipotsüütideks (rasvarakkudeks).

Avaldatud: 2023 | Viimati läbi vaadatud: mai 2026

Nabanöörist saadud mesenküümse tüvirakud

• Nabanöörist saadud tüvirakud (UC-MSC) saadakse nabanööri koest.
• Nabanööri kude on pärast sünnitust kergesti kättesaadav tüvirakkude eraldamiseks.
• Nagu luuüdi mesenküümse tüvirakkudel, peavad ka nabanööri tüvirakud siirdamiseks vastama retsipiendi ja doonori HLA-tüüpidele, et vältida immuunreaktsiooni.
• Neil on suurem kalduvus närvirakkudeks diferentseerumiseks ja seetõttu on need väärtuslikud vahendid neuroloogilistes uuringutes.

4. Mesenküümse tüvirakkude rakendused teadusuuringutes

Mesenküümseid tüvirakke (MSC) kasutatakse laialdaselt biomeditsiinilistes uuringutes tänu nende märkimisväärsele terapeutilisele potentsiaalile. Käesolevas jaotises on nimetatud mõned paljulubavad rakendused erinevatele MSC-tüüpidele.

• Regeneratiivse meditsiini uuringud: Mesenküümse tüvirakud on multipotentsed rakud; neil on potentsiaal diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks, nagu kõhre-, luu-, lihas- ja rasvarakud. Seetõttu manustatakse neid regeneratiivse meditsiini vahendina vigastatud või kahjustatud kudede parandamiseks ja asendamiseks. MSC-de regeneratiivseid rakendusi täheldatakse peamiselt naha-, luu- ja lihas-luustiku vigastuste puhul. Näiteks Helena Debiazi Zomeri ja tema kolleegide 2020. aastal läbi viidud uuringus leiti, et rasvkoest saadud mesenküümse tüvirakud (AD-MSC-d) suudavad hiiremudelitel kiirendada naha haavade paranemist. Need stimuleerivad angiogeneesi ja ekstratsellulaarse maatriksi ümberkujundamist, soodustades kontrollgrupiga võrreldes parema kvaliteediga armi teket, mis sarnaneb normaalsele tervele nahale [3]. Uuringutes on täheldatud ka nabanöörist saadud mesenküümse tüvirakkude luudefektide parandamise omadusi. Need avaldavad parandavat mõju, soodustades angiogeneesi, osteoklastogeneesi ja peremeesorganismi mesenküümse tüvirakkude mobiliseerimist või diferentseerudes osteoblastilaadseteks rakkudeks [4].
• Immuunsüsteemi haigused/häired: Mesenküümse tüvirakud avaldavad immunomoduleerivat mõju. Nad kalduvad reguleerima immuunvastuseid ja vähendama põletikku. Seetõttu kasutatakse neid autoimmuunhaiguste, st reumatoidartriidi, hulgiskleroosi, põletikulise soolehaiguse jne raviks. Ühes uuringus uuriti luuüdist pärit mesenküümse tüvirakkude immunomoduleerivat mõju reumatoidartriidiga patsientidelt võetud perifeerse vere T-rakkudele. BM-MSC-rakud avaldavad T-rakkudele pärssivat mõju ja summutavad reumatoidartriidi füsiopatoloogias osalevaid tsütokiine [5].
• Neuroloogiline ja kardiovaskulaarne uurimistöö: MSC-del on märkimisväärne potentsiaal neuroloogilistes ja kardiovaskulaarsetes uurimisrakendustes. Neid kasutatakse mitmete neurodegeneratiivsete häirete, sealhulgas Parkinsoni ja Alzheimeri tõve raviks. Lisaks kasutatakse neid kardiovaskulaarsete haiguste ravis, kuna need taastavad südameinfarkti järel kahjustatud või vigastatud südamekudesid. Lisaks soodustavad MSC-d ka angiogeneesi ja on seetõttu väärtuslikud kardiovaskulaarsetes uuringutes. Ühes sellises uuringus uuriti rasva- ja luuüdist saadud mesenküümse tüvirakkude terapeutilist potentsiaali ägeda müokardiinfarkti (MI) mudelis. Uuringus leiti, et mõlemad allikad on võrdselt kasulikud südamekoe taastamisel ja fibroosi vähendamisel [6]. Huvitaval kombel leiti 2022. aastal läbi viidud uuringus, et inimese nabanöörist saadud mesenküümse tüvirakud (UC-MSC-d) avaldavad Parkinsoni tõve hiiremudelites neuroprotektiivset mõju soolemikroorganismide reguleerimise kaudu. Hiiremudelil täheldati liikumisvõime paranemist pärast UC-MSC-de intranasaalset siirdamist [7].

Viited

1. Ding, D.C., W.C. Shyu ja S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011. 20(1): lk 5–14.
2. Zhan, X.-S. jt, Võrdlev uuring erinevatest koera kudedest pärit mesenküümse tüvirakkude bioloogiliste omaduste ja transkriptoomiprofiilide kohta. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): lk 1485.
3. Zomer, H.D. jt, Nahka- ja rasvkoest pärit mesenküümilised strooma rakud indutseerivad makrofaagide polarisatsiooni parandavat fenotüüpi ja parandavad naha haavade paranemist. Cytotherapy, 2020. 22(5): lk 247–260.
4. Kosinski, M. jt., Luudefektide parandamine, kasutades luuasendajat, mida toetavad nabaväädi päritolu mesenküümse tüvirakud. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M. jt., Inimese luuüdist pärinevate mesenküümse stromaal-/tüvirakkude immunomoduleeriv toime reumatoidartriidiga patsientide perifeerses veres olevatele T-rakkudele. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): lk 16–28.
6. Omar, A.M. jt, Rasvkoest ja luuüdist saadud mesenküümse tüvirakkude terapeutilise potentsiaali võrdlev uuring ägeda müokardiinfarkti mudelil. Oman Med J, 2019. 34(6): lk 534–543.
7. Sun, Z. jt, Inimese nabanööri mesenküümse tüvirakud parandavad Parkinsoni tõve hiiremudelis liikumisvõimet soolemikroorganismide reguleerimise kaudu. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: lk 808905.