Menselijke mesenchymale stamcellen (HMSC)

Mesenchymale stamcellen (MSC's) zijn stromale cellen die worden gekenmerkt door hun zelfvernieuwing en opmerkelijke vermogen om te differentiëren in verschillende celtypen. Dit maakt ze tot een waardevol hulpmiddel in de regeneratieve geneeskunde, het testen van medicijnen en ziekteonderzoek. Ze worden meestal verkregen uit diverse weefsels zoals navelstreng, beenmerg en vetweefsel. Er zijn echter ook nieuwe bronnen gevonden, zoals menstruatiebloed en endometrium. Deze bronnen genieten de voorkeur vanwege hun toegankelijkheid en potentiële klinische toepassingen [1]

Dit artikel belicht de algemene kenmerken, typen en potentiële toepassingen van mesenchymale stamcellen in onderzoek. Er wordt voornamelijk ingegaan op:

1. Algemene kenmerken van mesenchymale stamcellen
2. Informatie over het kweken van mesenchymale stamcellen
3. Verschillende typen mesenchymale stamcellen en hun opvallende kenmerken
4. Onderzoekstoepassingen van mesenchymale stamcellen

1. Algemene eigenschappen van mesenchymale stamcellen

In dit gedeelte worden de algemene eigenschappen van mesenchymale stamcellen besproken, waaronder:

Multipotentie
MSC's zijn multipotente stamcellen. Ze kunnen differentiëren in meerdere celtypen, waardoor ze een waardevol onderzoeksinstrument zijn voor de regeneratieve geneeskunde.
Zelfvernieuwing
Net als andere stamcellen hebben mesenchymale stamcellen het vermogen om zichzelf te vernieuwen, waardoor ze gedurende langere tijd een stabiele bron van stamcellen behouden.
Immunomodulerend potentieel
MSCs hebben een immunomodulerend effect en worden daarom gebruikt bij de behandeling van verschillende auto-immuunziekten.
Immunogeniciteit
Over het algemeen hebben MSCs een lage mate van immunogeniciteit, waardoor het risico op immuunafstoting bij transplantatie wordt verminderd. Dit kan echter per type verschillen.
Beschikbaarheid en toegankelijkheid
MSCs kunnen worden geïsoleerd uit verschillende weefsels, waaronder beenmerg, vetweefsel en navelstrengweefsel, waardoor ze gemakkelijk beschikbaar zijn voor onderzoek en therapeutische toepassingen.

2. Informatie over het kweken van mesenchymale stamcellen

Om mesenchymale stamcelkweken effectief te beheren en te hanteren, is het noodzakelijk om een goed begrip te hebben van de volgende informatie over het kweken van MSC cellen. Deze kennis zal uw werk niet eenvoudiger maken, maar de voortgang van uw onderzoek versnellen.

Belangrijke punten voor het kweken van mesenchymale stamcellen

Verdubbelingstijd:	De verdubbelingstijd van de populatie varieert per type MSC. Deze kan variëren van 15,8 tot 41,9 uur [2].
Adherent of in suspensie:	Mesenchymale stamcellen zijn adherent.
Zaaidichtheid:	De voor MSCs aanbevolen dichtheid voor het zaaien van cellen ligt tussen 1 en 3 x¹⁰⁴ ^cellen/cm2. Voor het zaaien worden de cellen gespoeld met 1 x PBS (fosfaatbuffer zoutoplossing) en geïncubeerd met accutase (passagingoplossing) gedurende ongeveer 10 minuten bij een omgevingstemperatuur. Na het losmaken van de cellen wordt media toegevoegd en worden de cellen gecentrifugeerd. Daarna wordt de celpellet voorzichtig geresuspendeerd en worden de cellen overgebracht in een nieuwe kweekkolf met vers kweekmedium.
Groeimedium:	Alpha MEM medium met 0,1 ng/ml bFGF (Basic fibroblast growth factor), 2,0 mM stabiele Glutamine, Ribonucleosiden, Desoxyribonucleosiden, 1,0 mM Natriumpyruvaat en 2,2 g/L NaHCO3 wordt gebruikt voor het kweken van mesenchymale stamcellen. De media moeten elke 2 tot 3 dagen worden vervangen.
Groeicondities:	Mesenchymale stamcelculturen worden bewaard in een vochtige incubator bij 37ºC temperatuur en 5% CO2.
Opslag:	Mesenchymale stamcellen kunnen worden opgeslagen in de dampfase van vloeibare stikstof of bij een temperatuur lager dan -150 °C voor de langere termijn.
Invriesproces en medium:	CM-1 of CM-ACF invriesmedia worden gebruikt om mesenchymale stamcellen op te slaan. Over het algemeen wordt een langzaam invriesproces gebruikt, waarbij slechts een temperatuurdaling van 1 °C per minuut wordt toegestaan. Dit beschermt de levensvatbaarheid van de cel.
Ontdooiproces:	Bevroren MSC's worden gedurende ongeveer 60 seconden lichtjes ondergedompeld in een waterbad dat vooraf is ingesteld op 37 °C. Daarna wordt verse kweekmedia toegevoegd, worden de cellen geresuspendeerd en gecentrifugeerd. Deze stap verwijdert de bestanddelen van de vriesmedia uit de cellen. De verkregen celpellet wordt dan toegevoegd aan het groeimedium en de cellen worden in nieuwe kolven gedistribueerd om gekweekt te worden.
Bioveiligheidsniveau:	Bioveiligheid één laboratorium is vereist voor het hanteren en onderhouden van mesenchymale stamcelkweken.

3. Verschillende typen mesenchymale stamcellen en hun opvallende kenmerken

Er zijn veel bron-gebaseerde typen mesenchymale stamcellen. In dit deel van het artikel worden drie hoofdtypen MSC besproken.

3.1 Van vetweefsel afgeleide mesenchymale stamcellen

Van vetweefsel afgeleide mesenchymale stamcellen (AD-MSC's) zijn een soort mesenchymale stamcellen die gewonnen worden uit vetweefsel.
Ze zijn overvloedig aanwezig in vetweefsel en de extractieprocedure is relatief eenvoudig via een minimaal invasieve procedure die liposuctie wordt genoemd.
Ze veroorzaken minder snel een immuunrespons bij allogene transplantatie.
Deze cellen vertonen een robuust adipogeen potentieel, wat betekent dat ze in vergelijking met andere mesenchymale stamceltypen een grote differentiatiegeneigdheid hebben tot adipocyten (vetcellen).

Menselijke mesenchymale vetweefselcellen (HMSC.AD) bij 10x vergroting in MSC-2 celkweekmedium en adipogeen differentiatiemedium gekleurd met Oil-Red-O, met triglyceriden als adipocytenmarker.

3.2 Beenmerg-afgeleide mesenchymale stamcellen

Beenmergafgeleide mesenchymale stamcellen (BM-MSC's) worden geoogst uit het beenmerg, meestal uit de heup en het dijbeen. Deze niet-hematopoëtische cellen werden in 1970 ontdekt door A.J. Friedenstein.
De extractieprocedure voor BM-MSC's is pijnlijk en invasiever, bijvoorbeeld door beenmergaspiratie.
Beenmerg mesenchymale stamceltransplantatie vereist een goede matching met de ontvanger om het risico van immuun afstoting te verminderen.
BM-MSC's hebben een osteogeen potentieel. Ze hebben een sterkere neiging tot differentiatie in osteocyten, de botcellen.

Bij 40x vergroting, cellen die osteogene differentiatie ondergaan met Alizarin-Red-S kleuring om kalkafzettingen te visualiseren, en bij dezelfde vergroting, cellen die adipogene differentiatie ondergaan gekleurd met Oil-Red-O.

3.3 Van de navelstreng afgeleide mesenchymale stamcellen

Uit de navelstreng afkomstige stamcellen (UC-MSC's) worden verkregen uit het weefsel van de navelstreng.
Het navelstrengweefsel is na de bevalling gemakkelijk toegankelijk voor stamcelextractie.
Net als BM-MSC's vereisen stamcellen uit de navelstreng ook een HLA-match met de ontvanger-donor voor transplantatie om een immuunrespons te voorkomen.
Ze vertonen een grotere neiging tot neurale differentiatie en zijn daarom waardevolle onderzoeksinstrumenten voor neurologisch onderzoek.

4. Onderzoekstoepassingen van mesenchymale stamcellen

Mesenchymale stamcellen (MSC's) worden op grote schaal gebruikt in biomedisch onderzoek vanwege hun significante therapeutische potentieel. In dit hoofdstuk worden enkele veelbelovende toepassingen van verschillende MSC-typen genoemd.

Onderzoek naar regeneratieve geneeskunde: Mesenchymale stamcellen zijn multipotente cellen; ze kunnen differentiëren in verschillende celtypen zoals kraakbeen, bot, spier en vetcellen. Daarom worden ze toegediend als regeneratieve geneeskunde voor het herstellen en vervangen van gewonde of beschadigde weefsels. De regeneratieve toepassingen van MSCs worden voornamelijk waargenomen bij verwondingen aan de huid, botten en het bewegingsapparaat. Uit een onderzoek van Helena Debiazi Zomer en collega's in 2020 bleek bijvoorbeeld dat mesenchymale stamcellen uit vetweefsel (AD-MSC's) in staat zijn om de wondgenezing van de huid in muismodellen te versnellen. Ze stimuleren angiogenese en extracellulaire matrix remodellering om een litteken van betere kwaliteit te bevorderen dat lijkt op normale gezonde huid dan de controlegroep [3]. Onderzoek heeft ook de botdefectherstellende eigenschappen van uit de navelstreng afkomstige mesenchymale stamcellen aangetoond. Ze oefenen reparerende effecten uit door angiogenese, osteoclastogenese en mobilisatie van gastheer-MSC's te bevorderen of door differentiatie in osteoblast-achtige cellen [4].
Ziekten/aandoeningen van het immuunsysteem: Mesenchymale stamcellen oefenen immunomodulerende effecten uit. Ze hebben de neiging om immuunreacties te reguleren en ontstekingen te verminderen. Daarom worden ze gebruikt voor de behandeling van auto-immuunziekten, zoals reumatoïde artritis, multiple sclerose en inflammatoire darmziekten. In een onderzoek werd het immunomodulerende effect van uit het beenmerg afkomstige mesenchymale stamcellen op T-cellen uit het perifere bloed van reumapatiënten onderzocht. BM-MSC-cellen hebben een remmend effect op T-cellen en onderdrukken cytokinen die betrokken zijn bij de fysiopathologie van reumatoïde artritis [5].
Neurologisch en cardiovasculair onderzoek: MSC's hebben een aanzienlijk potentieel voor neurologische en cardiovasculaire onderzoekstoepassingen. Ze worden gebruikt voor de behandeling van verschillende neurodegeneratieve aandoeningen, waaronder de ziekte van Parkinson en de ziekte van Alzheimer. Bovendien worden ze ingezet bij de behandeling van hart- en vaatziekten, omdat ze beschadigd of beschadigd hartweefsel herstellen na hartincidenten. Daarnaast bevorderen MSCs ook angiogenese en zijn ze dus waardevol voor cardiovasculair onderzoek. In een dergelijk onderzoek werd het therapeutische potentieel van uit vetweefsel en beenmerg afkomstige mesenchymale stamcellen onderzocht in een acuut myocardinfarct (MI) model. Uit het onderzoek bleek dat beide bronnen even gunstig zijn in het regenereren van hartweefsel en het verminderen van fibrose [6]. Interessant is dat onderzoek uit 2022 aantoonde dat uit menselijke navelstreng afkomstige mesenchymale stamcellen (UC-MSC's) neuroprotectieve effecten uitoefenen in muismodellen voor de ziekte van Parkinson via het reguleren van intestinale micro-organismen. Het muismodel vertoonde een verbeterde locomotorische functie na intranasale transplantatie van UC-MSC's [7].

€ 690,00*

Inhoud: 1.5 milliliter

Prijzen excl. btw plus verzendkosten

cryovial

Productnummer: 300665

Referenties

Ding, D.C., W.C. Shyu en S.Z. Lin, Mesenchymale stamcellen. 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. Internationaal tijdschrift voor moleculaire wetenschappen, 2019. 20(6): p. 1485.
Zomer, H.D., et al., Mesenchymale stromale cellen uit dermale en adipose weefsels induceren macrofaagpolarisatie naar een pro-herstel fenotype en verbeteren wondgenezing van de huid. Cytotherapie, 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., Immunomodulatory effect of human bone marrow-derived mesenchymal stromal/stem cells 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., 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.