Inimese mesenhümaalsed tüvirakud (HMSC)

Mesenhümaalsed tüvirakud (MSC) on stroomirakud, mida iseloomustab nende iseeneslik uuenemine ja märkimisväärne võime diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks. See muudab nad väärtuslikuks vahendiks regeneratiivses meditsiinis, ravimite testimisel ja haiguste uurimisel. Neid saadakse tavaliselt erinevatest kudedest, nagu nabanöörist, luuüdist ja rasvkoest. Siiski on leitud ka uusi allikaid, nagu menstruatsiooniveri ja endomeetrium. Neid allikaid eelistatakse nende kättesaadavuse ja potentsiaalsete kliiniliste rakenduste tõttu [1].

Käesolevas artiklis valgustatakse mesenhümaatiliste tüvirakkude üldisi omadusi, tüüpe ja võimalikke rakendusi teadusuuringutes. Peamiselt arutatakse:

1. Mesenhümaatiliste tüvirakkude üldised omadused
2. Mesenhümaalsete tüvirakkude kasvatamise teave
3. Mesenhümaalsete tüvirakkude eri tüübid ja nende olulised omadused
4. Mesenhümaalsete tüvirakkude teadusrakendused

1. Mesenhümaatiliste tüvirakkude üldised omadused

Selles jaotises käsitletakse mesenhümaalsete tüvirakkude üldisi omadusi, mille hulka kuuluvad:

Multipotentsus
MSCd on multipotentsed tüvirakud. Neil on võime diferentseeruda mitmeks rakutüübiks, mis teeb neist väärtusliku uurimisvahendi regeneratiivse meditsiini jaoks.
Iseeneslik uuenemine
Nagu teistel tüvirakkudel, on ka mesenhümaatilistel tüvirakkudel iseeneslik uuenemisvõime, säilitades seega stabiilse tüvirakkude allika pikema aja jooksul.
Immunomoduleeriv potentsiaal
MSC-d avaldavad immunomoduleerivat toimet ja seega kasutatakse neid erinevate autoimmuunhaiguste raviks.
Immunogeensus
Üldiselt on MSC-d madala immunogeensusega, mis vähendab immuunsüsteemi hülgamise riski siirdamisel. Siiski võib see tüübiti erineda.
Kättesaadavus ja kättesaadavus
MSCd saab isoleerida erinevatest kudedest, sealhulgas luuüdist, rasvkoest ja nabanööri koest, mistõttu on need kergesti kättesaadavad teadusuuringuteks ja terapeutilisteks rakendusteks.

2. Mesenhümaalsete tüvirakkude kasvatamise teave

Mesenhümaatiliste tüvirakkude kultuuride tõhusaks haldamiseks ja käitlemiseks on hädavajalik, et teaksite põhjalikult järgmist MSC rakkude kultiveerimisega seotud teavet. Need teadmised ei lihtsusta teie tööd, vaid kiirendavad teie uurimistööde edenemist.

Mesenhümaalsete tüvirakkude kultiveerimise põhipunktid

Kordistumisaeg:	Populatsiooni kahekordistumisaeg varieerub erinevate MSC-tüüpide puhul. See võib ulatuda 15,8 kuni 41,9 tunnini [2].
Adherent või suspensioonis:	Mesenhüümilised tüvirakud on adherentsed.
Külvitihedus:	Rakkude külvikutihedus, mida soovitatakse MSC-de puhul hoida vahemikus 1 kuni 3 x¹⁰⁴ ^rakku/cm2. Külvamiseks loputatakse rakke 1 x PBS-ga (fosfaatpuhvrisoolalahus) ja inkubeeritakse akutase (passageerimislahus) abil umbes 10 minutit ümbritseva õhu temperatuuril. Pärast rakkude eraldumist lisatakse keskkond ja rakud tsentrifuugitakse. Seejärel resuspenseeritakse rakupellet ettevaatlikult ja rakud doseeritakse uude kultuurkolbi, mis sisaldab värsket kultuurikeskkonda.
Kasvukeskkond:	Mesenhümaatiliste tüvirakkude kasvatamiseks kasutatakse Alpha MEM-keskkonda, mis sisaldab 0,1 ng/ml bFGF (Basic fibroblast growth factor), 2,0 mM stabiilset glutamiini, ribonukleosiide, desoksüribonukleosiide, 1,0 mM naatriumpüruvaati ja 2,2 g/L NaHCO3. Keskkonda tuleb vahetada iga 2 kuni 3 päeva järel.
Kasvutingimused:	Mesenhümaalsete tüvirakkude kultuure hoitakse niisutatud inkubaatoris temperatuuril 37ºC ja 5% CO2.
Säilitamine:	Mesenhümaalseid tüvirakke võib pikema aja jooksul säilitada vedela lämmastiku aurufaasis või temperatuuril alla -150 °C.
Külmutamisprotsess ja keskkond:	Mesenhümaalsete tüvirakkude säilitamiseks kasutatakse CM-1 või CM-ACF külmutuskeskkonda. Üldiselt kasutatakse aeglast külmutamisprotsessi, mis võimaldab temperatuuri langust ainult 1 °C minutis. See kaitseb rakkude elujõulisust.
Sulatamisprotsess:	Külmutatud MSC-rakke kastetakse kergelt 37 °C temperatuurile eelseadistatud vesivanni umbes 60 sekundiks. Seejärel lisatakse värske kultuurkeskkond, rakud resuspendeeritakse ja tsentrifuugitakse. See etapp eemaldab rakkudest külmutusvedeliku komponendid. Saadud rakupellet lisatakse seejärel kasvukeskkonda ja rakud doseeritakse uutesse kolvidesse kasvatamiseks.
Bioturvalisuse tase:	Mesenhümaatiliste tüvirakkude kultuuride käitlemiseks ja hooldamiseks on vaja esimese bioloogilise ohutuse taseme laboratooriumi.

3. Erinevad mesenhümaalsete tüvirakkude tüübid ja nende iseloomulikud omadused

Mesenhümaatiliste tüvirakkude allikaid on palju. Selles artikli osas käsitletakse kolme peamist MSC-tüüpi.

3.1 Rasvast saadud mesenhümaalsed tüvirakud

Rasvkoest saadud mesenhümaalsed tüvirakud (AD-MSC) on rasvkoest või rasvkoest ekstraheeritud mesenhümaalsete tüvirakkude tüüp.
Neid leidub rasvkoes ohtralt ja nende ekstraheerimine on suhteliselt lihtne minimaalselt invasiivse protseduuri ehk rasvaimu abil.
Allogeensel siirdamisel põhjustavad nad vähem tõenäoliselt immuunvastust.
Neil rakkudel on tugev adipogeenne potentsiaal, mis tähendab, et neil on võrreldes teiste mesenhümaalsete tüvirakutüüpidega suur diferentseerumise kalduvus adipotsüütideks (rasvarakkudeks).

Inimese mesenhümaalse rasvkoe rakud (HMSC.AD) 10x suurendusega MSC-2 rakukultuurisöötmes ja adipogeense diferentseerimise keskkonnas, mis on värvitud Oil-Red-O-ga, rõhutades triglütseriide kui adipotsüütide markerit.

3.2 Luuüdi luuüdist saadud mesenhümaalsed tüvirakud

Luuüdi luuüdist pärinevad mesenhümaalsed tüvirakud (BM-MSC) saadakse luuüdist, mis tavaliselt võetakse puusa- ja reieluust. Need mitte-hematopoeetilised rakud avastas 1970. aastal A. J. Friedenstein.
BM-MSC-de ekstraheerimise protseduur on valulik ja invasiivsem, näiteks luuüdi aspiratsioon.
Luuüdi mesenhümaalsete tüvirakkude siirdamine nõuab tihedat sobitamist retsipiendiga, et vähendada immuunsüsteemi hülgamise riski.
BM-MSCd omavad osteogeenset potentsiaali. Neil on suurem kalduvus diferentseeruda osteotsüütideks, luurakkudeks.

40x suurendusel on osteogeenses diferentseerumises olevad rakud Alizarin-Red-S värvimisega kaltsiumi ladestumise visualiseerimiseks ja samal suurendusel on adipogeenses diferentseerumises olevad rakud värvitud Oil-Red-O-ga.

3.3 Nabanöörist saadud mesenhümaalsed tüvirakud

Nabanöörist saadud tüvirakud (UC-MSC) saadakse nabanööri koest.
Nabanööri kude on tüvirakkude ekstraheerimiseks pärast sünnitust kergesti kättesaadav.
Sarnaselt BM-MSC-dele on ka nabanööri tüvirakkude puhul vaja transplantatsiooniks retsipiendi ja doonori HLA vastavust, et vältida immuunvastust.
Neil on suurem kalduvus neuronaalseks diferentseerumiseks ja seega on nad väärtuslikud uurimisvahendid neuroloogilistes uuringutes.

4. Mesenhümaatiliste tüvirakkude teadusrakendused

Mesenhümaatilisi tüvirakke (MSC) kasutatakse laialdaselt biomeditsiinilistes uuringutes nende märkimisväärse terapeutilise potentsiaali tõttu. Käesolevas punktis on nimetatud mõned erinevate MSC-tüüpide paljulubavad rakendused.

Regeneratiivse meditsiini uuringud: Mesenhümaalsed tüvirakud on multipotentsed rakud; neil on potentsiaal diferentseeruda erinevateks rakutüüpideks, näiteks kõhre-, luu-, lihas- ja rasvarakkudeks. Seetõttu kasutatakse neid regeneratiivse meditsiinina vigastatud või kahjustatud kudede parandamiseks ja asendamiseks. MSC-de regeneratiivseid rakendusi on täheldatud peamiselt naha, luu ja luu- ning luu- ja lihaskonna vigastuste puhul. Näiteks Helena Debiazi Zomeri ja kolleegide 2020. aastal läbi viidud uuringus leiti, et rasvkoest saadud mesenhüümilised tüvirakud (AD-MSC) on võimelised kiirendama naha haavade paranemist hiire mudelites. Nad stimuleerivad angiogeneesi ja rakuvälise maatriksi ümberkujundamist, et soodustada normaalset tervet nahka meenutavat parema kvaliteediga armi kui kontrollrühmas [3]. Uuringutes on täheldatud ka nabanöörist saadud mesenhümaalsete tüvirakkude luudefektide parandamise omadusi. Nad avaldavad parandavat mõju, soodustades angiogeneesi, osteoklastogeneesi ja peremees MSC-de mobiliseerimist või diferentseerumist osteoblastilaadseks rakuks [4].
Immuunsüsteemi haigused/häired: Mesenhümaalsed tüvirakud avaldavad immunomoduleerivat toimet. Nad kipuvad reguleerima immuunvastuseid ja vähendavad põletikku. Seetõttu kasutatakse neid autoimmuunhaiguste, st reumatoidartriidi, hulgiskleroosi, põletikulise soolehaiguse jne raviks. Uuringus uuriti luuüdist saadud mesenhümaalsete tüvirakkude immunomoduleerivat toimet reumatoidartriidiga patsientidelt saadud perifeerse vere T-rakkudele. BM-MSC rakud avaldavad inhibeerivat toimet T-rakkudele ja pärsivad reumatoidartriidi füsiopatoloogias osalevaid tsütokiine [5].
Neuroloogilised ja kardiovaskulaarsed uuringud: MSC-rakud omavad märkimisväärset potentsiaali neuroloogiliste ja kardiovaskulaarsete uuringute jaoks. Neid kasutatakse mitmete neurodegeneratiivsete haiguste, sealhulgas Parkinsoni ja Alzheimeri tõve raviks. Lisaks kasutatakse neid südame- ja veresoonkonnahaiguste raviks, kuna nad parandavad kahjustatud või vigastatud südamekudesid pärast südamejuhtumeid. Lisaks sellele soodustavad MSC-d ka angiogeneesi ja on seega väärtuslikud kardiovaskulaarsetes uuringutes. Sellises uuringus uuriti rasvkoest ja luuüdist saadud mesenhüümiliste 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 läbiviidud uuringus, et inimese nabanöörist saadud mesenhümaalsed tüvirakud (UC-MSC) avaldavad neuroprotektiivset mõju Parkinsoni tõve hiire mudelis soolestiku mikroorganismide reguleerimise kaudu. Hiire mudelil ilmnes paranenud lokomotoorne funktsioon pärast UC-MSC-de intranasaalset siirdamist [7].

690,00 €*

Sisu: 1.5 milliliter

Hinnad ilma maksudeta pluss saatmiskulud

cryovial

Toote number: 300665

Viited

Ding, D.C., W.C. Shyu ja S.Z. Lin, Mesenhümaalsed tüvirakud. 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., Mesenhümaalsed stroomirakud naha- ja rasvkoest indutseerivad makrofaagide polarisatsiooni pro-reparatsiooni fenotüübile ja parandavad naha haavade paranemist. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
Kosinski, M., et al., Luu defektide parandamine, kasutades luuasendajat, mida toetavad nabanöörist saadud mesenhümaalsed tüvirakud. Stem Cells International, 2020. 2020.
Pedrosa, M., et al., Human bone marrow-der derived mesenchymal stromal/stem cells on immunomodulatory effect on peripheral blood T cells from rheumatoid arthritis patients. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al., Rasvkoest ja luuüdist saadud mesenhümaalsete tüvirakkude terapeutilise potentsiaali võrdlev uuring ägeda müokardiinfarkti mudelil. Oman Med J, 2019. 34(6): p. 534-543.
Sun, Z., et al., Inimese nabanööri mesenhüümilised tüvirakud parandavad Parkinsoni tõve hiire mudelis liikumisfunktsiooni soolestiku mikroorganismide reguleerimise kaudu. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.