Humán mesenchymális őssejtek (HMSC)

Amesenchymális őssejtek (MSC) olyan stromasejtek, amelyeket önmegújulásuk és figyelemre méltó képességük jellemez, hogy különböző sejttípusokká differenciálódnak. Ez teszi őket értékes eszközzé a regeneratív gyógyászatban, a gyógyszerkísérletekben és a betegségek kutatásában. Általában különböző szövetekből, például köldökzsinórból, csontvelőből és zsírszövetből nyerik őket. Azonban olyan új forrásokat is találtak, mint a menstruációs vér és az endometrium. Ezeket a forrásokat hozzáférhetőségük és potenciális klinikai alkalmazásuk miatt részesítik előnyben [1].

Ez a cikk a mesenchymális őssejtek általános jellemzőit, típusait és lehetséges kutatási alkalmazásait világítja meg. Elsősorban a következőket tárgyalja:

  1. 1. A mesenchymális őssejtek általános jellemzői
  2. 2. Mesenchymális őssejtek tenyésztésével kapcsolatos információk
  3. 3. A mesenchymális őssejtek különböző típusai és azok legfontosabb jellemzői
    1. 3.1 Zsírból származó mesenchymális őssejtek
    2. 3.2 Csontvelőből származó mesenchymális őssejtek
    3. 3.3 Köldökzsinórból származó mesenchymális őssejtek
  4. 4. A mesenchymális őssejtek kutatási alkalmazásai

1. A mesenchymális őssejtek általános jellemzői

Ez a szakasz a mesenchymális őssejtek általános tulajdonságait tárgyalja, amelyek a következők:

  • Multipotencia

    Az MSC-k multipotens őssejtek. Képesek több sejttípussá differenciálódni, ami értékes kutatási eszközzé teszi őket a regeneratív gyógyászatban.

  • Önmegújulás

    Más őssejtekhez hasonlóan a mesenchymális őssejtek is rendelkeznek önmegújító képességgel, így hosszabb ideig stabil őssejtforrást tartanak fenn.

  • Immunmoduláló potenciál

    Az MSC-k immunmoduláló hatást fejtenek ki, ezért különböző autoimmun betegségek kezelésére használják őket.

  • Immunogenitás

    Az MSC-k általában alacsony immunogenitással rendelkeznek, ami csökkenti az immunrejekció kockázatát a transzplantáció során. Ez azonban típusonként eltérő lehet.

  • Elérhetőség és hozzáférhetőség

    Az MSC-k különböző szövetekből, többek között csontvelőből, zsírszövetből és köldökzsinórszövetből izolálhatók, így könnyen hozzáférhetővé válnak kutatási és terápiás célokra.

2. Mesenchymális őssejtek tenyésztésével kapcsolatos információk

A mesenchymális őssejtkultúrák hatékony kezeléséhez és kezeléséhez elengedhetetlen az alábbi MSC sejtkultúrával kapcsolatos információk átfogó ismerete. Ez a tudás nem fogja megkönnyíteni a munkáját, hanem felgyorsítja kutatási törekvéseinek előrehaladását.

A mesenchymális őssejtek tenyésztésének legfontosabb pontjai

Megduplázódási idő:

A populáció megduplázódási ideje a különböző MSC-típusoknál eltérő. Ez 15,8 és 41,9 óra között változhat [2].

Adherens vagy szuszpenzióban:

A mesenchymális őssejtek adherensek.

Ültetési sűrűség:

Az MSC-k esetében ajánlott sejtbeültetési sűrűség 1 és 3 x104 sejt/cm2 között van. A sejtek beültetéséhez a sejteket 1 x PBS-szel (foszfátpuffer sóoldat) öblítjük, és accutázzal (passzázsoldat) inkubáljuk kb. 10 percig környezeti hőmérsékleten. A sejtek leválása után médiumot adunk hozzá, és a sejteket centrifugáljuk. Ezt követően a sejtpelletet óvatosan reszuszpendáljuk, és a sejteket friss tápfolyadékot tartalmazó új tenyésztőlombikba adagoljuk.

Növekedési táptalaj:

A mesenchymális őssejtek tenyésztéséhez 0,1 ng/ml bFGF-et (bázis fibroblaszt növekedési faktor), 2,0 mM stabil glutamint, ribonukleozidokat, dezoxiribonukleozidokat, 1,0 mM nátrium-piruvátot és 2,2 g/L NaHCO3-t tartalmazó Alpha MEM táptalajt használunk. A táptalajt 2-3 naponta kell cserélni.

Növekedési feltételek:

A mesenchymális őssejtkultúrákat 37 ºC-os hőmérsékleten és 5% CO2 mellett, párásított inkubátorban tartjuk.

Tárolás:

A mesenchymális őssejtek hosszabb távon folyékony nitrogén gőzfázisában vagy -150 °C alatt tárolhatók.

Fagyasztási folyamat és közeg:

A mesenchymális őssejtek tárolására CM-1 vagy CM-ACF fagyasztási közeget használnak. Általában lassú fagyasztási folyamatot alkalmaznak, amely percenként csak 1 °C-os hőmérsékletcsökkenést tesz lehetővé. Ez védi a sejtek életképességét.

Felolvasztási folyamat:

A lefagyasztott MSC-ket enyhén 37 °C-ra előzetesen beállított vízfürdőbe merítjük körülbelül 60 másodpercre. Ezt követően friss táptalajt adunk hozzá, a sejteket reszuszpendáljuk és centrifugáljuk. Ez a lépés eltávolítja a sejtekből a fagyasztási közeg összetevőit. A kapott sejtpelletet ezután hozzáadjuk a táptalajhoz, és a sejteket új lombikokba adagoljuk a tenyésztéshez.

Biológiai biztonsági szint:

A mesenchymális őssejtkultúrák kezeléséhez és fenntartásához első biológiai biztonsági szintű laboratórium szükséges.

3. A mesenchymális őssejtek különböző típusai és jellemzőik

A mesenchymális őssejteknek számos forrásalapú típusa létezik. A cikknek ebben a részében három fő MSC-típust tárgyalunk.

3.1 Zsírból származó mesenchymális őssejtek

  • A zsírszövetből származó mesenchymális őssejtek (AD-MSC-k) a zsírszövetből vagy zsírszövetből kivont mesenchymális őssejtek egy típusa.
  • A zsírszövetben bőségesen jelen vannak, és a kinyerésük viszonylag könnyen elvégezhető egy minimálisan invazív eljárással, az úgynevezett zsírleszívással.
  • Allogén transzplantáció esetén kevésbé valószínű, hogy immunválaszt váltanak ki.
  • Ezek a sejtek robusztus adipogén potenciállal rendelkeznek, azaz más mesenchymális őssejttípusokhoz képest nagymértékben hajlamosak adipocitákká (zsírsejtekké) differenciálódni.

Emberi mesenchymális zsírszöveti sejtek (HMSC.AD) 10x nagyításban MSC-2 sejttenyésztő táptalajban és adipogén differenciáló táptalajban, olaj-vörös-oxiddal festve, kiemelve a triglicerideket mint adipocita markert.

3.2 Csontvelőből származó mesenchymális őssejtek

  • A csontvelőből származó mesenchymális őssejteket (BM-MSC) a csontvelőből nyerik, jellemzően a csípő- és combcsontból. Ezeket a nem vérképzőszervi sejteket 1970-ben fedezte fel A. J. Friedenstein.
  • A BM-MSC-k kinyerési eljárása fájdalmas és invazívabb, például csontvelő aspiráció.
  • A csontvelő-mesenchymális őssejt-transzplantációhoz a recipienshez való szoros illeszkedés szükséges az immunrejekció kockázatának csökkentése érdekében.
  • A BM-MSC-k rendelkeznek osteogén potenciállal. Erősebb hajlamuk van az oszteocitákká, a csontsejtekké való differenciálódásra.

40x-es nagyításon az oszteogén differenciálódás alatt álló sejtek Alizarin-Red-S festéssel a kalciumlerakódások láthatóvá tételére, és ugyanilyen nagyításon az adipogén differenciálódás alatt álló sejtek Oil-Red-O festéssel.

3.3 Köldökzsinórból származó mesenchymális őssejtek

  • A köldökzsinórból származó őssejteket (UC-MSC) a köldökzsinórszövetből nyerik.
  • A köldökzsinórszövet a szülés után könnyen hozzáférhető az őssejtek kinyeréséhez.
  • A BM-MSC-khez hasonlóan a köldökzsinór-őssejtek esetében is szükség van a recipiens és a donor HLA megfeleltetésére a transzplantációhoz, hogy elkerülhető legyen az immunválasz.
  • Ezek a sejtek nagyobb hajlamot mutatnak az idegi differenciálódásra, és így értékes kutatási eszközök a neurológiai kutatások számára.

4. A mesenchymális őssejtek kutatási alkalmazásai

A mesenchymális őssejteket (MSC) jelentős terápiás potenciáljuk miatt széles körben alkalmazzák az orvosbiológiai kutatásban. Ebben a szakaszban a különböző MSC-típusok néhány ígéretes alkalmazását említjük meg.

  • Regeneratív gyógyászati kutatás: A mesenchymális őssejtek multipotens sejtek; képesek különböző sejttípusokká, például porc-, csont-, izom- és zsírsejtekké differenciálódni. Ezért regeneratív gyógyszerként alkalmazzák őket a sérült vagy sérült szövetek helyreállítására és pótlására. Az MSC-k regeneratív alkalmazásai elsősorban bőr-, csont- és mozgásszervi sérülésekben figyelhetők meg. Például Helena Debiazi Zomer és munkatársai 2020-ban végzett tanulmánya szerint a zsírszövetből származó mesenchymális őssejtek (AD-MSC-k) képesek felgyorsítani a bőr sebgyógyulását egérmodellekben. Serkentik az angiogenezist és az extracelluláris mátrix átalakulását, hogy a normál egészséges bőrre hasonlító, jobb minőségű heg kialakulását segítsék elő, mint a kontrollcsoportban [3]. A kutatások megfigyelték a köldökzsinórból származó mesenchymális őssejtek csontdefektus-javító tulajdonságait is. Javító hatást fejtenek ki az angiogenezis, az oszteoklasztogenezis és a gazdaszervezeti MSC-k mobilizációjának elősegítésével, illetve oszteoblaszt-szerű sejtekké differenciálódásával [4].
  • Immunrendszeri betegségek/rendellenességek: A mesenchymális őssejtek immunmoduláló hatást fejtenek ki. Hajlamosak az immunválaszok szabályozására és a gyulladás csökkentésére. Ezért alkalmazzák őket autoimmun betegségek, pl. reumatoid artritisz, szklerózis multiplex, gyulladásos bélbetegségek stb. kezelésére. Egy tanulmányban a csontvelőből származó mesenchymális őssejtek immunmoduláló hatását vizsgálták a reumatoid artritiszes betegekből kivont perifériás vér T-sejtjeire. A BM-MSC sejtek gátló hatást gyakorolnak a T-sejtekre és elnyomják a reumatoid artritisz fiziopatológiájában szerepet játszó citokineket [5].
  • Neurológiai és kardiovaszkuláris kutatások: Az MSC-k jelentős potenciállal rendelkeznek a neurológiai és kardiovaszkuláris kutatási alkalmazásokban. Számos neurodegeneratív rendellenesség, köztük a Parkinson- és az Alzheimer-kór kezelésére használják őket. Ezenkívül szív- és érrendszeri betegségek kezelésében is alkalmazzák őket, mivel szívesemények után helyreállítják a sérült vagy sérült szívszöveteket. Emellett az MSC-k elősegítik az angiogenezist is, így értékes szerepet játszanak a szív- és érrendszeri kutatásokban. Egy ilyen tanulmány a zsír- és csontvelőből származó mesenchymális őssejtek terápiás potenciálját vizsgálta akut szívinfarktus (MI) modellben. A vizsgálat megállapította, hogy mindkét forrás egyformán jótékonyan hat a szívszövetek regenerálására és a fibrózis csökkentésére [6]. Érdekes módon egy 2022-ben végzett kutatás megállapította, hogy a humán köldökzsinórból származó mesenchymális őssejtek (UC-MSC) neuroprotektív hatást fejtenek ki Parkinson-kór egérmodellben a bélrendszeri mikroorganizmusok szabályozásán keresztül. Az egérmodellben az UC-MSC-k intranazális transzplantációját követően javult a mozgásszervi funkció [7].

Hivatkozások

  1. Ding, D.C., W.C. Shyu és S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011. 20(1): p. 5-14.
  2. Zhan, X.-S., et al., A különböző kutyaszövetekből származó mesenchymalis őssejtek biológiai jellemzőinek és transzkriptom-profiljainak összehasonlító vizsgálata. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
  3. 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.
  4. Kosinski, M., et al., Csontdefektus helyreállítása köldökzsinórból származó mesenchymális őssejtekkel támogatott csontpótlóval. Stem Cells International, 2020. 2020.
  5. Pedrosa, M., et al., Human bone marrow-derived mesenchymal stromal/stem cells on immunomodulatory effect of peripheral blood T cells from rheumatoid arthritis patients. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
  6. 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.
  7. Sun, Z., et al., Emberi köldökzsinór mesenchymális őssejtek javítják a mozgásszervi funkciót Parkinson-kór egérmodellben a bélrendszeri mikroorganizmusok szabályozásán keresztül. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.

Azt észleltük, hogy Ön egy másik országban él, vagy a jelenleg kiválasztottól eltérő böngészőnyelvet használ. Szeretné elfogadni a javasolt beállításokat?

Zárja be a