Opublikowano: 2023 r. | Ostatnia aktualizacja: maj 2026 r.

Ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste (HMSC)

1. Ogólne cechy mezenchymalnych komórek macierzystych

W tej sekcji omówimy ogólne właściwości mezenchymalnych komórek macierzystych, które obejmują:

• Wielopotencjalność

  MSC są komórkami macierzystymi o wielopotencjalności. Mają one zdolność różnicowania się w wiele typów komórek, co czyni je cennym narzędziem badawczym w medycynie regeneracyjnej.

• Samoodnawianie

  Podobnie jak inne komórki macierzyste, mezenchymalne komórki macierzyste mają zdolność do samoodnawiania się, co pozwala na utrzymanie stabilnego źródła komórek macierzystych przez dłuższy czas.

• Potencjał immunomodulacyjny

  MSC wywierają działanie immunomodulujące, dzięki czemu są wykorzystywane w leczeniu różnych chorób autoimmunologicznych.

• Immunogenność

  Ogólnie rzecz biorąc, MSC charakteryzują się niskim poziomem immunogenności, co zmniejsza ryzyko odrzucenia przeszczepu przez układ odpornościowy. Jednak może się to różnić w zależności od typu.

• Dostępność

  Komórki MSC można izolować z różnych tkanek, w tym ze szpiku kostnego, tkanki tłuszczowej i tkanki pępowinowej, co sprawia, że są one łatwo dostępne do badań i zastosowań terapeutycznych.

2. Informacje dotyczące hodowli mezenchymalnych komórek macierzystych

Aby skutecznie zarządzać i obsługiwać hodowle mezenchymalnych komórek macierzystych, konieczne jest posiadanie kompleksowej wiedzy na temat hodowli komórek MSC. Wiedza ta nie tylko ułatwi Państwu pracę, ale także przyspieszy postępy w Państwa badaniach naukowych.

Kluczowe kwestie dotyczące hodowli mezenchymalnych komórek macierzystych

Czas podwojenia:

Czas podwojenia populacji różni się w zależności od rodzaju komórek MSC. Może wynosić od 15,8 do 41,9 godziny [2].

Adhezyjne lub w zawiesinie:

Mesenchymalne komórki macierzyste są komórkami przylegającymi.

Gęstość wysiewu:

Zalecana gęstość wysiewu komórek MSC wynosi od 1 do 3 x 10⁴ komórek/cm². W celu wysiewu komórki płucze się 1 x PBS (bufor fosforanowo-solankowy) i inkubuje z accutase (roztworem do pasażowania) przez około 10 minut w temperaturze otoczenia. Po odłączeniu komórek dodaje się pożywkę, a komórki poddaje się wirowaniu. Następnie osad komórkowy ostrożnie zawiesza się ponownie, a komórki umieszcza się w nowej kolbie hodowlanej zawierającej świeżą pożywkę hodowlaną.

Pożywka wzrostowa:

Pożywka Alpha MEM zawierająca 0,1 ng/ml bFGF (podstawowy czynnik wzrostu fibroblastów), 2,0 mM stabilnej glutaminy, rybonukleozydów, dezoksyrybonukleozydów, 1,0 mM pirogronianu sodu i 2,2 g/l NaHCO3. Pożywkę należy wymieniać co 2–3 dni. 

Warunki hodowli:

Hodowle mezenchymalnych komórek macierzystych przechowuje się w inkubatorze z nawilżaniem w temperaturze 37ºC i przy stężeniu CO2 wynoszącym 5%.

Przechowywanie:

Mesenchymalne komórki macierzyste można przechowywać w fazie gazowej ciekłego azotu lub w temperaturze poniżej -150 °C w przypadku dłuższego przechowywania.

Proces zamrażania i pożywka:

Do przechowywania mezenchymalnych komórek macierzystych stosuje się pożywki do zamrażania CM-1 lub CM-ACF. Zazwyczaj stosuje się proces powolnego zamrażania, pozwalający na spadek temperatury o zaledwie 1°C na minutę. Chroni to żywotność komórek.

Proces rozmrażania:

Zamrożone komórki MSC zanurza się na około 60 sekund w łaźni wodnej o temperaturze 37 °C. Następnie dodaje się świeże pożywki hodowlane, komórki są ponownie zawieszane i odwirowywane. Ten etap pozwala usunąć składniki pożywki zamrażającej z komórek. Otrzymany osad komórkowy dodaje się następnie do pożywki wzrostowej, a komórki są przenoszone do nowych kolb w celu hodowli.

Poziom bezpieczeństwa biologicznego:

Do obsługi i utrzymywania hodowli mezenchymalnych komórek macierzystych wymagane jest laboratorium o poziomie bezpieczeństwa biologicznego 1.

3. Różne typy mezenchymalnych komórek macierzystych i ich najważniejsze cechy

Istnieje wiele rodzajów mezenchymalnych komórek macierzystych w zależności od źródła pochodzenia. W tej części artykułu omówiono trzy główne typy MSC.

3.1 Komórki macierzyste pochodzenia tłuszczowego

• Komórki macierzyste mezenchymalne pochodzące z tkanki tłuszczowej (AD-MSC) to rodzaj komórek macierzystych mezenchymalnych pozyskiwanych z tkanki tłuszczowej.
• Występują one w dużych ilościach w tkance tłuszczowej, a procedura ich pozyskiwania jest stosunkowo łatwa dzięki minimalnie inwazyjnej procedurze zwanej liposukcją.
• Są one mniej skłonne do wywoływania odpowiedzi immunologicznej po przeszczepie allogenicznym.
• Komórki te wykazują silny potencjał adipogeniczny, co oznacza, że mają wysoką tendencję do różnicowania się w adipocyty (komórki tłuszczowe) w porównaniu z innymi typami mezenchymalnych komórek macierzystych.

Opublikowano: 2023 r. | Ostatnia aktualizacja: maj 2026 r.

Komórki macierzyste mezenchymalne pochodzące z pępowiny

• Komórki macierzyste pochodzące z pępowiny (UC-MSCs) pozyskuje się z tkanki pępowiny.
• Tkanka pępowiny jest łatwo dostępna do pobrania komórek macierzystych po porodzie.
• Podobnie jak w przypadku BM-MSC, komórki macierzyste z pępowiny również wymagają zgodności HLA między biorcą a dawcą w celu uniknięcia jakiejkolwiek odpowiedzi immunologicznej.
• Wykazują one większą skłonność do różnicowania się w komórki nerwowe, dzięki czemu są cennymi narzędziami w badaniach neurologicznych.

4. Zastosowania badawcze mezenchymalnych komórek macierzystych

Komórki macierzyste mezenchymalne (MSC) są szeroko stosowane w badaniach biomedycznych ze względu na ich znaczny potencjał terapeutyczny. W tej sekcji wymieniono kilka obiecujących zastosowań różnych typów MSC.

• Badania w dziedzinie medycyny regeneracyjnej: Komórki macierzyste mezenchymalne są komórkami multipotencjalnymi; mają potencjał różnicowania się w różne typy komórek, takie jak komórki chrzęstne, kostne, mięśniowe i tłuszczowe. Dlatego są one stosowane w medycynie regeneracyjnej do naprawy i zastępowania uszkodzonych lub zniszczonych tkanek. Zastosowania regeneracyjne MSC obserwuje się przede wszystkim w przypadku urazów skóry, kości i układu mięśniowo-szkieletowego. Na przykład badanie przeprowadzone przez Helenę Debiazi Zomer i współpracowników w 2020 roku wykazało, że mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej (AD-MSC) są w stanie przyspieszyć gojenie się ran skóry w modelach mysich. Stymulują one angiogenezę i przebudowę macierzy pozakomórkowej, sprzyjając powstawaniu blizn o lepszej jakości, przypominających normalną, zdrową skórę, w porównaniu z grupą kontrolną [3]. W badaniach zaobserwowano również właściwości naprawcze komórek macierzystych pochodzących z pępowiny w przypadku ubytków kostnych. Wywierają one działanie naprawcze poprzez promowanie angiogenezy, osteoklastogenezy i mobilizacji komórek macierzystych gospodarza lub różnicowanie się w komórki podobne do osteoblastów [4].
• Choroby/zaburzenia układu odpornościowego: Mezenchymalne komórki macierzyste wywierają działanie immunomodulujące. Mają one tendencję do regulowania odpowiedzi immunologicznej i zmniejszania stanu zapalnego. Dlatego są one stosowane w leczeniu chorób autoimmunologicznych, tj. reumatoidalnego zapalenia stawów, stwardnienia rozsianego, chorób zapalnych jelit itp. W jednym z badań zbadano działanie immunomodulujące mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego na komórki T krwi obwodowej pobrane od pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów. Komórki BM-MSC wywierają działanie hamujące na komórki T i tłumią cytokiny zaangażowane w patofizjologię reumatoidalnego zapalenia stawów [5].
• Badania neurologiczne i kardiologiczne: Komórki MSC mają znaczny potencjał w zastosowaniach badawczych w neurologii i kardiologii. Wykorzystuje się je w leczeniu wielu zaburzeń neurodegeneracyjnych, w tym choroby Parkinsona i Alzheimera. Ponadto stosuje się je w leczeniu chorób sercowo-naczyniowych, ponieważ naprawiają uszkodzone lub zranione tkanki serca po incydentach sercowych. Poza tym komórki MSC sprzyjają również angiogenezie, dzięki czemu są cenne w badaniach kardiologicznych. W jednym z badań zbadano potencjał terapeutyczny mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej i szpiku kostnego w modelu ostrego zawału mięśnia sercowego (MI). Badanie wykazało, że oba źródła są równie korzystne w regeneracji tkanek serca i zmniejszaniu zwłóknienia [6]. Co ciekawe, badania przeprowadzone w 2022 roku wykazały, że mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z ludzkiej pępowiny (UC-MSCs) wywierają działanie neuroprotekcyjne w mysich modelach choroby Parkinsona poprzez regulację mikroorganizmów jelitowych. Model myszy wykazał poprawę funkcji lokomotorycznych po donosowym przeszczepie UC-MSCs [7].

Bibliografia

1. Ding, D.C., W.C. Shyu i S.Z. Lin, Komórki macierzyste mezenchymalne. Cell Transplant, 2011. 20(1): s. 5-14.
2. Zhan, X.-S. i in., Badanie porównawcze cech biologicznych i profili transkryptomicznych mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z różnych tkanek psów. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): s. 1485.
3. Zomer, H.D. i in., Mesenchymalne komórki zrębu pochodzące z tkanki skórnej i tłuszczowej indukują polaryzację makrofagów w kierunku fenotypu sprzyjającego naprawie i poprawiają gojenie się ran skóry. Cytotherapy, 2020. 22(5): s. 247-260.
4. Kosinski, M. i in., Naprawa ubytków kostnych przy użyciu substytutu kości wspomaganego przez mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z pępowiny. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M. i in., Działanie immunomodulujące ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących ze szpiku kostnego na limfocyty T krwi obwodowej pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): s. 16-28.
6. Omar, A.M. i in., Badanie porównawcze potencjału terapeutycznego mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej i szpiku kostnego w modelu ostrego zawału mięśnia sercowego. Oman Med J, 2019. 34(6): s. 534-543.
7. Sun, Z. i in., Ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste z pępowiny poprawiają funkcje lokomotoryczne w mysim modelu choroby Parkinsona poprzez regulację mikroorganizmów jelitowych. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: s. 808905.