Ihmisen mesenkymaaliset kantasolut (HMSC)

Mesenkymaaliset kantasolut (MSC) ovat stroomasoluja, joille on ominaista niiden itseuudistuminen ja huomattava kyky erilaistua eri solutyypeiksi. Tämä tekee niistä arvokkaan työkalun regeneratiivisessa lääketieteessä, lääketestissä ja sairauksien tutkimuksessa. Niitä saadaan yleensä erilaisista kudoksista, kuten napanuorasta, luuytimestä ja rasvakudoksesta. On kuitenkin löydetty myös uusia lähteitä, kuten kuukautisverta ja kohdun limakalvoa. Näitä lähteitä suositaan niiden saatavuuden ja mahdollisten kliinisten sovellusten vuoksi [1].

Tässä artikkelissa valotetaan mesenkymaalisten kantasolujen yleisiä ominaisuuksia, tyyppejä ja mahdollisia sovelluksia tutkimuksessa. Siinä käsitellään pääasiassa seuraavia asioita:

1. Mesenkymisten kantasolujen yleiset ominaisuudet
2. Mesenkymaalisten kantasolujen viljelyä koskevat tiedot
3. Mesenkymaalisten kantasolujen eri tyypit ja niiden erityispiirteet
4. Mesenkymaalisten kantasolujen tutkimussovellukset

1. Mesenkymaalisten kantasolujen yleiset ominaisuudet

Tässä jaksossa käsitellään mesenkymaalisten kantasolujen yleisiä ominaisuuksia, joita ovat muun muassa:

Monipotenssi
MSC:t ovat monipotentteja kantasoluja. Niillä on kyky erilaistua useiksi solutyypeiksi, mikä tekee niistä arvokkaan tutkimusvälineen regeneratiivisen lääketieteen alalla.
Itsestään uusiutuva
Muiden kantasolujen tavoin mesenkymaalisilla kantasoluilla on itseuudistumiskyky, joten ne säilyttävät vakaan kantasolulähteen pitkäksi aikaa.
Immunomodulatorinen potentiaali
MSC-kantasoluilla on immunomoduloiva vaikutus, ja siksi niitä käytetään erilaisten autoimmuunisairauksien hoidossa.
Immunogeenisuus
Yleensä MSC:t ovat immunogeenisesti vähäisiä, mikä vähentää immuunijärjestelmän hylkimisriskiä elinsiirroissa. Se voi kuitenkin vaihdella tyypeittäin.
Saatavuus ja saatavuus
MSC:tä voidaan eristää erilaisista kudoksista, kuten luuytimestä, rasvakudoksesta ja napanuorakudoksesta, joten niitä on helposti saatavilla tutkimus- ja terapeuttisiin sovelluksiin.

2. Mesenkymaalisten kantasolujen viljelyä koskevat tiedot

Jotta mesenkymaalisia kantasoluviljelmiä voidaan hallita ja käsitellä tehokkaasti, on välttämätöntä ymmärtää kattavasti seuraavat MSC-solujen viljelyä koskevat tiedot. Tämä tieto ei helpota työtäsi vaan nopeuttaa tutkimusharjoitustesi etenemistä.

Keskeiset seikat mesenkymaalisten kantasolujen viljelyssä

Kaksinkertaistumisaika:	Populaation kaksinkertaistumisaika vaihtelee eri MSC-tyyppien välillä. Se voi vaihdella 15,8 ja 41,9 tunnin välillä [2].
Adheesiossa tai suspensiossa:	Mesenkymaaliset kantasolut ovat tarttuvia.
Kylvötiheys:	MSC-solujen suositeltava kylvötiheys on 1-3 x¹⁰⁴ ^solua/cm2. Kylvöä varten solut huuhdellaan 1 x PBS:llä (fosfaattipuskurisuolaliuos) ja inkuboidaan akkutaasin (passage-liuos) kanssa noin 10 minuuttia huoneenlämmössä. Solujen irtoamisen jälkeen lisätään väliaine ja solut sentrifugoidaan. Tämän jälkeen solupelletti suspendoidaan varovasti uudelleen, ja solut annostellaan uuteen kasvatuspulloon, joka sisältää tuoretta kasvatusmediaa.
Kasvualusta:	Alpha MEM -mediaa, joka sisältää 0,1 ng/ml bFGF:ää (Basic fibroblast growth factor), 2,0 mM stabiilia glutamiinia, ribonukleosideja, deoksiribonukleosideja, 1,0 mM natriumpyruvaattia ja 2,2 g/L NaHCO3:a, käytetään mesenkimaalisten kantasolujen viljelyyn. Väliaine on vaihdettava 2-3 päivän välein.
Kasvuolosuhteet:	Mesenkymaaliset kantasoluviljelmät pidetään kostutetussa inkubaattorissa 37 ºC:n lämpötilassa ja 5 % CO2:ssa.
Varastointi:	Mesenkymaalisia kantasoluja voidaan säilyttää nestemäisen typen höyryfaasissa tai alle -150 °C:n lämpötilassa pidempään.
Pakastusprosessi ja väliaine:	Mesenkymaalisten kantasolujen säilytykseen käytetään CM-1- tai CM-ACF-pakastusmediaa. Yleensä käytetään hidasta pakastusprosessia, jossa lämpötila laskee vain 1 °C minuutissa. Tämä suojaa solujen elinkelpoisuutta.
Sulatusprosessi:	Pakastetut MSC-solut upotetaan hieman 37 °C:n vesihauteeseen noin 60 sekunniksi. Sen jälkeen lisätään tuoretta elatusainetta, solut suspendoidaan uudelleen ja sentrifugoidaan. Tässä vaiheessa soluista poistetaan pakastusmedian komponentit. Saatu solupelletti lisätään sitten kasvualustaan, ja solut annostellaan uusiin pulloihin viljelyä varten.
Bioturvallisuustaso:	Bioturvallisuustaso yksi vaaditaan mesenkymaalisten kantasoluviljelmien käsittelyyn ja ylläpitoon.

3. Mesenkymaalisten kantasolujen eri tyypit ja niiden erityispiirteet

Mesenkymaalisia kantasoluja on useita eri lähteisiin perustuvia tyyppejä. Artikkelin tässä osassa käsitellään kolmea tärkeintä MSC-tyyppiä.

3.1 Rasvakudoksesta peräisin olevat mesenkymaaliset kantasolut

Rasvakudoksesta peräisin olevat mesenchymaaliset kantasolut (AD-MSC) ovat rasvakudoksesta tai rasvakudoksesta uutettuja mesenchymaalisia kantasoluja.
Niitä on runsaasti rasvakudoksessa, ja niiden talteenotto on suhteellisen helppoa minimaalisesti invasiivisen toimenpiteen eli rasvaimun avulla.
Ne aiheuttavat vähemmän todennäköisesti immuunivasteen allogeenisen siirron yhteydessä.
Näillä soluilla on vahva adipogeeninen potentiaali, mikä tarkoittaa, että niillä on muihin mesenkymaalisiin kantasolutyyppeihin verrattuna suuri taipumus erilaistua adiposyyteiksi (rasvasoluiksi).

Ihmisen mesenkymaaliset rasvakudossolut (HMSC.AD) 10-kertaisella suurennoksella MSC-2-soluviljelyalustassa ja adipogeenisessä erilaistumisalustassa, jotka on värjätty Oil-Red-O:lla, jossa triglyseridit ovat adiposyyttien merkkiaine.

3.2 Luuytimestä peräisin olevat mesenkymaaliset kantasolut

Luuytimestä peräisin olevat mesenchymaaliset kantasolut (BM-MSC) kerätään luuytimestä, joka otetaan yleensä lonkasta ja reisiluun luusta. A.J. Friedenstein löysi nämä ei-hematopoieettiset solut vuonna 1970.
BM-MSC-solujen talteenottomenetelmä on kivulias ja invasiivinen, esimerkiksi luuytimen aspiraatio.
Luuydin-mesenkimaalisten kantasolujen siirto edellyttää tiivistä yhteensovittamista vastaanottajan kanssa, jotta voidaan vähentää immuunihyljinnän riskiä.
BM-MSC-soluilla on osteogeeninen potentiaali. Niillä on voimakkaampi taipumus erilaistua osteosyyteiksi eli luusoluiksi.

40-kertaisella suurennoksella osteogeenisesti erilaistuvat solut Alizarin-Red-S-värjäyksellä kalsiumkerrostumien visualisoimiseksi ja samalla suurennoksella adipogeenisesti erilaistuvat solut, jotka on värjätty Oil-Red-O-värjäyksellä.

3.3 Napanuorasta peräisin olevat mesenkymaaliset kantasolut

Napanuorasta peräisin olevia kantasoluja (UC-MSC) saadaan napanuorakudoksesta.
Napanuorakudokseen pääsee helposti käsiksi kantasoluja otettaessa synnytyksen jälkeen.
Kuten BM-MSC-solut, myös napanuoran kantasolut edellyttävät vastaanottajan ja luovuttajan HLA-luokituksen vastaavuutta, jotta vältyttäisiin immuunivasteelta.
Niillä on suurempi taipumus hermoston erilaistumiseen, joten ne ovat arvokkaita tutkimusvälineitä neurologisessa tutkimuksessa.

4. Mesenkymaalisten kantasolujen tutkimussovellukset

Mesenkymaalisia kantasoluja (MSC) käytetään laajalti biolääketieteellisessä tutkimuksessa niiden merkittävän terapeuttisen potentiaalin vuoksi. Tässä jaksossa mainitaan muutamia lupaavia eri MSC-tyyppien sovelluksia.

Regeneratiivisen lääketieteen tutkimus: Niillä on mahdollisuus erilaistua erilaisiksi solutyypeiksi, kuten rusto-, luu-, lihas- ja rasvasoluiksi. Siksi niitä käytetään regeneratiivisessa lääketieteessä vahingoittuneiden tai vaurioituneiden kudosten korjaamiseen ja korvaamiseen. MSC-solujen regeneratiivisia sovelluksia havaitaan ensisijaisesti ihon, luun ja tuki- ja liikuntaelimistön vammoissa. Esimerkiksi Helena Debiazi Zomerin ja työtovereiden vuonna 2020 tekemässä tutkimuksessa todettiin, että rasvakudoksesta peräisin olevat mesenkymaaliset kantasolut (AD-MSC) pystyvät nopeuttamaan ihon haavan paranemista hiirimalleissa. Ne stimuloivat angiogeneesiä ja solunulkoisen matriksin uudelleenmuodostusta edistääkseen normaalia tervettä ihoa muistuttavan laadukkaamman arven syntymistä kuin kontrolliryhmässä [3]. Tutkimuksissa on havaittu myös napanuorasta peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen luuvikoja korjaavia ominaisuuksia. Ne harjoittavat korjaavia vaikutuksia edistämällä angiogeneesiä, osteoklastogeneesiä ja isännän MSC-solujen mobilisointia tai erilaistumalla osteoblastin kaltaisiksi soluiksi [4].
Immuunijärjestelmän sairaudet/häiriöt: Mesenkymaalisilla kantasoluilla on immunomoduloivia vaikutuksia. Niillä on taipumus säädellä immuunivasteita ja vähentää tulehdusta. Siksi niitä käytetään autoimmuunisairauksien, kuten nivelreuman, multippeliskleroosin ja tulehduksellisten suolistosairauksien hoitoon. Eräässä tutkimuksessa tutkittiin luuytimestä peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen immunomoduloivaa vaikutusta nivelreumapotilailta saatuihin perifeerisen veren T-soluihin. BM-MSC-soluilla on inhiboiva vaikutus T-soluihin ja ne tukahduttavat nivelreuman fysiopatologiaan osallistuvia sytokiineja [5].
Neurologinen ja sydän- ja verisuonitutkimus: MSC-soluilla on merkittävää potentiaalia neurologisten ja sydän- ja verisuonitutkimussovellusten kannalta. Niitä käytetään useiden neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Parkinsonin ja Alzheimerin taudin, hoitoon. Lisäksi niitä käytetään sydän- ja verisuonitautien hoidossa, sillä ne korjaavat vaurioituneita tai vahingoittuneita sydänkudoksia sydäntapahtumien jälkeen. Lisäksi MSC:t edistävät myös angiogeneesiä ja ovat siten arvokkaita sydän- ja verisuonitutkimuksessa. Tällaisessa tutkimuksessa selvitettiin rasvakudoksesta ja luuytimestä peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen terapeuttista potentiaalia akuutin sydäninfarktin (MI) mallissa. Tutkimuksessa todettiin, että molemmat lähteet ovat yhtä hyödyllisiä sydänkudoksen uudistamisessa ja fibroosin vähentämisessä [6]. Mielenkiintoista on, että vuonna 2022 tehdyssä tutkimuksessa havaittiin, että ihmisen napanuorasta peräisin olevilla mesenchymaalisilla kantasoluilla (UC-MSC) on neuroprotektiivisia vaikutuksia Parkinsonin taudin hiirimalleissa suoliston mikro-organismien säätelyn kautta. Hiirimalli osoitti parantunutta liikuntakykyä UC-MSC:iden intranasaalisen siirron jälkeen [7].

690,00 €*

Sisältö: 1.5 milliliter

Hinnat ilman veroja ja toimituskuluja

cryovial

Tuotenumero: 300665

Viitteet

Ding, D.C., W.C. Shyu ja S.Z. Lin, Mesenkymaaliset kantasolut. Cell Transplant, 2011. 20(1): p. 5-14.
Zhan, X.-S., et al., Vertaileva tutkimus eri koirien kudoksista peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen biologisista ominaisuuksista ja transkriptomiprofiileista. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
Zomer, H.D., et al., Iho- ja rasvakudoksista peräisin olevat mesenkymaaliset stroomasolut indusoivat makrofagien polarisaation pro-repair-fenotyyppiin ja parantavat ihon haavan paranemista. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
Kosinski, M., et al., Luun defektin korjaus käyttämällä napanuorasta peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen tukemaa luun korviketta. Stem Cells International, 2020. 2020.
Pedrosa, M., et al., Human bone marrow-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., Vertaileva tutkimus rasvakudoksesta ja luuytimestä peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen terapeuttisesta potentiaalista akuutin sydäninfarktin mallissa. Oman Med J, 2019. 34(6): p. 534-543.
Sun, Z., et al., Ihmisen napanuoran mesenkymaaliset kantasolut parantavat Parkinsonin taudin hiirimallissa liikkumisen toimintaa suoliston mikro-organismien säätelyn kautta. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.