Uverejnené: 2023 | Posledná revízia: máj 2026

Ľudské mezenchýmové kmeňové bunky (HMSC)

1. Všeobecné vlastnosti mezenchýmových kmeňových buniek

V tejto časti sa budeme venovať všeobecným vlastnostiam mezenchýmových kmeňových buniek, medzi ktoré patria:

• Multipotentnosť

  MSC sú multipotentné kmeňové bunky. Majú schopnosť diferencovať sa na viacero typov buniek, čo z nich robí cenný výskumný nástroj pre regeneratívnu medicínu.

• Sebaobnovovanie

  Rovnako ako iné kmeňové bunky, aj mezenchýmové kmeňové bunky majú schopnosť samoodnovovania, čím si udržiavajú stabilný zdroj kmeňových buniek po dlhú dobu.

• Imunomodulačný potenciál

  MSC majú imunomodulačný účinok, a preto sa používajú pri liečbe rôznych autoimunitných ochorení.

• Imunogenita

  Vo všeobecnosti majú MSC nízku imunogenitu, čo znižuje riziko imunitného odmietnutia pri transplantácii. Môže sa však líšiť v závislosti od typu.

• Dostupnosť a prístupnosť

  MSC možno izolovať z rôznych tkanív, vrátane kostnej drene, tukového tkaniva a tkaniva pupočníka, vďaka čomu sú ľahko dostupné pre výskumné a terapeutické účely.

2. Informácie o kultivácii mezenchýmových kmeňových buniek

Na efektívne riadenie a manipuláciu s kultúrami mezenchýmových kmeňových buniek je nevyhnutné mať komplexné znalosti o nasledujúcich informáciách o kultivácii buniek MSC. Tieto znalosti vám nielen uľahčia prácu, ale aj urýchlia pokrok vo vašom výskume.

Kľúčové body kultivácie mezenchýmových kmeňových buniek

Doba zdvojnásobenia:

Doba zdvojnásobenia populácie sa líši v závislosti od rôznych typov MSC. Môže sa pohybovať v rozmedzí od 15,8 do 41,9 hodín [2].

Adherentné alebo v suspenzii:

Mezenchýmové kmeňové bunky sú adhézne.

Hustota výsevu:

Odporúčaná hustota výsevu buniek pre MSC sa pohybuje v rozmedzí 1 až 3 x 10⁴ buniek/cm². Pred výsevom sa bunky prepláchnu 1 x PBS (fosfátový pufrovaný roztok) a inkubujú sa s accutázou (roztokom na pasážovanie) približne 10 minút pri izbovej teplote. Po uvoľnení buniek sa pridá médium a bunky sa odstreďujú. Následne sa bunky opatrne resuspendujú a nanesú do novej kultivačnej fľaše obsahujúcej čerstvé kultivačné médium.

Rastové médium:

Na kultiváciu mezenchýmových kmeňových buniek sa používa médium Alpha MEM obsahujúce 0,1 ng/ml bFGF (základný fibroblastový rastový faktor), 2,0 mM stabilný glutamín, ribonukleozidy, deoxyribonukleozidy, 1,0 mM pyruvát sodný a 2,2 g/l NaHCO3 sa používa na kultiváciu mezenchýmových kmeňových buniek. Médium by sa malo vymieňať každé 2 až 3 dni. 

Podmienky rastu:

Kultúry mezenchýmových kmeňových buniek sa uchovávajú vo zvlhčenom inkubátore pri teplote 37 °C a 5 % CO2.

Skladovanie:

Mezenchymálne kmeňové bunky možno skladovať v parnej fáze tekutého dusíka alebo pri teplote nižšej ako -150 °C na dlhšie obdobie.

Proces zmrazovania a médium:

Na skladovanie mezenchýmových kmeňových buniek sa používajú mraziace médiá CM-1 alebo CM-ACF. Zvyčajne sa používa proces pomalého mrazenia, pri ktorom sa teplota znižuje len o 1 °C za minútu. Tým sa chráni životaschopnosť buniek.

Proces rozmrazovania:

Zmrazené MSC sa na približne 60 sekúnd mierne ponoria do vodného kúpeľa nastaveného na 37 °C. Následne sa pridá čerstvé kultivačné médium, bunky sa resuspendujú a odstreďujú. Tento krok odstraňuje z buniek zložky mraziaceho média. Získaný bunkový pelet sa potom pridá do rastového média a bunky sa rozdelia do nových fliaš na kultiváciu.

Úroveň biologickej bezpečnosti:

Na manipuláciu a udržiavanie kultúr mezenchýmových kmeňových buniek je potrebné laboratórium s úrovňou biologickej bezpečnosti 1.

3. Rôzne typy mezenchýmových kmeňových buniek a ich hlavné charakteristiky

Existuje mnoho typov mezenchýmových kmeňových buniek podľa zdroja. V tejto časti článku sa rozoberajú tri hlavné typy MSC.

3.1 Mesenchymálne kmeňové bunky derivované z tukového tkaniva

• Mesenchymálne kmeňové bunky pochádzajúce z tukového tkaniva (AD-MSC) sú typom mezenchymálnych kmeňových buniek extrahovaných z tukového tkaniva.
• V tukovom tkanive sa vyskytujú vo veľkom množstve a ich extrakcia je relatívne jednoduchá prostredníctvom minimálne invazívneho zákroku nazývaného liposukcia.
• Je menej pravdepodobné, že pri alogénnej transplantácii vyvolajú imunitnú reakciu.
• Tieto bunky vykazujú silný adipogénny potenciál, čo znamená, že majú vysokú tendenciu k diferenciácii na adipocyty (tukové bunky) v porovnaní s inými typmi mezenchýmových kmeňových buniek.

Dátum publikovania: 2023 | Posledná aktualizácia: máj 2026

Mezodermálne kmeňové bunky z pupočníka

• Kmeňové bunky pochádzajúce z pupočníka (UC-MSC) sa získavajú z tkaniva pupočníka.
• Tkanivo pupočníka je po pôrode ľahko dostupné na extrakciu kmeňových buniek.
• Podobne ako BM-MSC, aj kmeňové bunky z pupočníka vyžadujú na transplantáciu zhodu HLA medzi príjemcom a darcom, aby sa predišlo akejkoľvek imunitnej reakcii.
• Vyznačujú sa vyššou tendenciou k neurálnej diferenciácii, a preto sú cennými nástrojmi pre neurologický výskum.

4. Výskumné aplikácie mezenchýmových kmeňových buniek

Mezenchýmové kmeňové bunky (MSC) sa vďaka svojmu významnému terapeutickému potenciálu široko využívajú v biomedicínskom výskume. V tejto časti sa spomínajú niektoré sľubné aplikácie rôznych typov MSC.

• Výskum regeneratívnej medicíny: Mezenchymálne kmeňové bunky sú multipotentné bunky; majú potenciál diferencovať sa na rôzne typy buniek, ako sú chrupavkové, kostné, svalové a tukové bunky. Preto sa podávajú ako regeneratívna medicína na opravu a nahradenie poranených alebo poškodených tkanív. Regeneratívne aplikácie MSC sa pozorujú predovšetkým pri poraneniach kože, kostí a pohybového aparátu. Napríklad štúdia, ktorú v roku 2020 vykonala Helena Debiazi Zomer a jej spolupracovníci, zistila, že mezenchýmové kmeňové bunky odvodené z tukového tkaniva (AD-MSC) sú schopné urýchliť hojenie kožných rán u myších modelov. Stimulujú angiogenézu a prestavbu extracelulárnej matice, čím podporujú vznik kvalitnejšej jazvy pripomínajúcej normálnu zdravú kožu v porovnaní s kontrolnou skupinou [3]. Výskum tiež pozoroval vlastnosti mezenchýmových kmeňových buniek pochádzajúcich z pupočníka pri oprave kostných defektov. Vykonávajú opravné účinky tým, že podporujú angiogenézu, osteoklastogenézu a mobilizáciu hostiteľských MSC alebo sa diferencujú na bunky podobné osteoblastom [4].
• Ochorenia/poruchy imunitného systému: Mezenchýmové kmeňové bunky majú imunomodulačné účinky. Majú tendenciu regulovať imunitné reakcie a zmierňovať zápal. Preto sa používajú na liečbu autoimunitných ochorení, t. j. reumatoidnej artritídy, sklerózy multiplex, zápalových ochorení čriev atď. Jedna štúdia skúmala imunomodulačný účinok mezenchýmových kmeňových buniek derivovaných z kostnej drene na T-bunky periférnej krvi odobraté od pacientov s reumatoidnou artritídou. BM-MSC bunky majú inhibičný účinok na T-bunky a potláčajú cytokíny zapojené do patofyziológie reumatoidnej artritídy [5].
• Neurologický a kardiovaskulárny výskum: MSC majú významný potenciál pre aplikácie v neurologickom a kardiovaskulárnom výskume. Používajú sa na liečbu viacerých neurodegeneratívnych porúch, vrátane Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby. Okrem toho sa využívajú pri liečbe kardiovaskulárnych ochorení, keďže opravujú poškodené alebo poranené srdcové tkanivá po kardiálnych príhodách. Okrem toho MSC tiež podporujú angiogenézu, a sú tak cenné v kardiovaskulárnom výskume. Takáto štúdia skúmala terapeutický potenciál mezenchýmových kmeňových buniek získaných z tukového tkaniva a kostnej drene v modeli akútneho infarktu myokardu (MI). Štúdia zistila, že oba zdroje sú rovnako prospešné pri regenerácii srdcových tkanív a znižovaní fibrózy [6]. Zaujímavé je, že výskum vykonaný v roku 2022 zistil, že mezenchýmové kmeňové bunky získané z ľudskej pupočníkovej šnúry (UC-MSC) vykazujú neuroprotektívne účinky v myšacích modeloch Parkinsonovej choroby prostredníctvom regulácie črevných mikroorganizmov. Myší model vykazoval zlepšenú lokomotorickú funkciu po intranazálnej transplantácii UC-MSC [7].

Referencie

1. Ding, D.C., W.C. Shyu a S.Z. Lin, Mesenchymálne kmeňové bunky. Cell Transplant, 2011. 20(1): s. 5-14.
2. Zhan, X.-S. a kol., Porovnávacia štúdia biologických charakteristík a transkriptómových profilov mezenchýmových kmeňových buniek z rôznych psích tkanív. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): s. 1485.
3. Zomer, H.D., et al., Mesenchymálne stromálne bunky z kožných a tukových tkanív indukujú polarizáciu makrofágov na fenotyp podporujúci opravu a zlepšujú hojenie kožných rán. Cytotherapy, 2020. 22(5): s. 247–260.
4. Kosinski, M., et al., Oprava kostných defektov pomocou kostného náhradného materiálu podporeného mezenchýmovými kmeňovými bunkami derivovanými z pupočníka. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M., et al., Imunomodulačný účinok ľudských mezenchýmových stromálnych/kmeňových buniek derivovaných z kostnej drene na T-bunky periférnej krvi pacientov s reumatoidnou artritídou. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): s. 16-28.
6. Omar, A.M., et al., Komparatívna štúdia terapeutického potenciálu mezenchýmových kmeňových buniek pochádzajúcich z tukového tkaniva a kostnej drene na modeli akútneho infarktu myokardu. Oman Med J, 2019. 34(6): s. 534–543.
7. Sun, Z., et al., Mesenchymálne kmeňové bunky z ľudskej pupočníkovej šnúry zlepšujú lokomotorickú funkciu v myším modeli Parkinsonovej choroby prostredníctvom regulácie črevných mikroorganizmov. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: s. 808905.