Ľudské mezenchýmové kmeňové bunky (HMSC)

Mezenchýmové kmeňové bunky (MSC) sú stromálne bunky, ktoré sa vyznačujú samoobnovou a pozoruhodnou schopnosťou diferencovať sa na rôzne typy buniek. To z nich robí cenný nástroj v regeneratívnej medicíne, testovaní liekov a výskume chorôb. Zvyčajne sa získavajú z rôznych tkanív, ako je pupočník, kostná dreň a tukové tkanivo. Objavili sa však aj nové zdroje, ako napríklad menštruačná krv a endometrium. Tieto zdroje sa uprednostňujú pre ich dostupnosť a potenciálne klinické využitie [1]

Tento článok objasní všeobecné charakteristiky mezenchymálnych kmeňových buniek, ich typy a potenciálne využitie vo výskume. Hlavne sa bude zaoberať:

1. Všeobecné vlastnosti mezenchymálnych kmeňových buniek
2. Informácie o kultivácii mezenchymálnych kmeňových buniek
3. Rôzne typy mezenchymálnych kmeňových buniek a ich hlavné vlastnosti
4. Výskumné aplikácie mezenchýmových kmeňových buniek

1. Všeobecné vlastnosti mezenchymálnych kmeňových buniek

V tejto časti sa rozoberajú všeobecné vlastnosti mezenchymálnych kmeňových buniek, medzi ktoré patria:

Multipotencia
MSC sú multipotentné kmeňové bunky. Majú schopnosť diferencovať sa na viacero typov buniek, čo z nich robí cenný výskumný nástroj pre regeneratívnu medicínu.
Sebaobnovovanie
Podobne ako iné kmeňové bunky, aj mezenchýmové kmeňové bunky majú schopnosť samoobnovy, čím si udržiavajú stabilný zdroj kmeňových buniek počas dlhšieho obdobia.
Imunomodulačný potenciál
MSC majú imunomodulačný účinok, a preto sa používajú pri liečbe rôznych autoimunitných ochorení.
Imunogénnosť
MSC majú vo všeobecnosti nízku mieru imunogenicity, čo znižuje riziko imunitnej rejekcie pri transplantácii. Môže sa však líšiť od typu k 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 aplikácie.

2. Informácie o kultivácii mezenchýmových kmeňových buniek

Na efektívne riadenie a manipuláciu s kultúrami mezenchýmových kmeňových buniek je nevyhnutné mať komplexné znalosti nasledujúcich informácií o kultivácii MSC buniek. Tieto znalosti vám neuľahčia prácu, ale urýchlia napredovanie vašich výskumných aktivít.

Kľúčové body kultivácie mezenchýmových kmeňových buniek

Čas zdvojnásobenia:	Čas zdvojnásobenia populácie sa u rôznych typov MSC líši. Môže sa pohybovať od 15,8 do 41,9 hodiny [2].
Adherentné alebo v suspenzii:	Mezenchýmové kmeňové bunky sú adherentné.
Hustota výsevu:	Hustota výsevu buniek odporúčaná pre MSC sa udržiava v rozmedzí 1 až 3 x¹⁰⁴ ^buniek/cm2. Pri výseve sa bunky opláchnu 1 x PBS (fosfátovým tlmivým roztokom) a inkubujú s akutázou (pasážovací roztok) približne 10 minút pri teplote okolia. Po oddelení buniek sa pridá médium a bunky sa odstredia. Potom sa bunkový pelet opatrne resuspenduje a bunky sa dávkujú do novej kultivačnej banky obsahujúcej čerstvé kultivačné médium.
Rastové médium:	Na kultiváciu mezenchymálnych kmeňových buniek sa používa médium Alpha MEM obsahujúce 0,1 ng/ml bFGF (základný fibroblastový rastový faktor), 2,0 mM stabilného glutamínu, ribonukleozidy, deoxyribonukleozidy, 1,0 mM pyruvát sodný a 2,2 g/l NaHCO3. Médium by sa malo vymieňať každé 2 až 3 dni.
Rastové podmienky:	Kultúry mezenchýmových kmeňových buniek sa uchovávajú vo zvlhčenom inkubátore pri teplote 37 °C a 5 % CO2.
Skladovanie:	Mezenchýmové kmeňové bunky sa môžu dlhodobo skladovať v parnej fáze tekutého dusíka alebo pri teplote nižšej ako -150 °C.
Proces zmrazovania a médium:	Na skladovanie mezenchýmových kmeňových buniek sa používajú zmrazovacie médiá CM-1 alebo CM-ACF. Vo všeobecnosti sa používa pomalý proces zmrazovania, ktorý umožňuje pokles teploty len o 1 °C za minútu. Tým sa chráni životaschopnosť buniek.
Proces rozmrazovania:	Zmrazené MSC sa mierne ponoria do vodného kúpeľa nastaveného na 37 °C približne na 60 sekúnd. Potom sa pridá čerstvé kultivačné médium, bunky sa resuspendujú a odstredia. Týmto krokom sa z buniek odstránia zložky zmrazovacieho média. Získaný bunkový pelet sa potom pridá do rastového média a bunky sa dávkujú do nových fliaš na kultiváciu.
Úroveň biologickej bezpečnosti:	Na manipuláciu s kultúrami mezenchýmových kmeňových buniek a ich udržiavanie sa vyžaduje laboratórium s biologickou bezpečnosťou 1.

3. Rôzne typy mezenchymálnych kmeňových buniek a ich charakteristické vlastnosti

Existuje mnoho typov mezenchýmových kmeňových buniek založených na zdroji. V tejto časti článku sa rozoberajú tri hlavné typy MSC.

3.1 Mezenchýmové kmeňové bunky pochádzajúce z tukového tkaniva

Mezenchýmové kmeňové bunky odvodené od tukového tkaniva (AD-MSC) sú typom mezenchýmových kmeňových buniek získaných z tukového alebo tukového tkaniva.
Sú hojne prítomné v tukovom tkanive a postup extrakcie je relatívne jednoduchý prostredníctvom minimálne invazívneho postupu nazývaného liposukcia.
Je menej pravdepodobné, že pri alogénnej transplantácii spôsobia imunitnú reakciu.
Tieto bunky vykazujú silný adipogénny potenciál, čo znamená, že v porovnaní s inými typmi mezenchýmových kmeňových buniek majú vysokú diferenciačnú tendenciu na adipocyty (tukové bunky).

Ľudské mezenchýmové bunky tukového tkaniva (HMSC.AD) pri 10-násobnom zväčšení v kultivačnom médiu MSC-2 a v adipogénnom diferenciačnom médiu zafarbenom olejom s červenou farbou Oil-Red-O, zvýrazňujúcim triglyceridy ako marker adipocytov.

3.2 Mezenchýmové kmeňové bunky odvodené z kostnej drene

Mezenchýmové kmeňové bunky odvodené z kostnej drene (BM-MSC) sa získavajú z kostnej drene, zvyčajne z bedrovej a stehennej kosti. Tieto nehematopoetické bunky objavil v roku 1970 A. J. Friedenstein.
Postup získavania BM-MSC je bolestivý a invazívnejší, napríklad aspirácia kostnej drene.
Transplantácia mezenchýmových kmeňových buniek kostnej drene si vyžaduje úzku zhodu s príjemcom, aby sa znížilo riziko imunitnej rejekcie.
BM-MSC majú osteogénny potenciál. Majú väčší sklon k diferenciácii na osteocyty, kostné bunky.

Pri 40-násobnom zväčšení bunky prechádzajúce osteogénnou diferenciáciou s farbením Alizarin-Red-S na vizualizáciu vápnikových depozitov a pri rovnakom zväčšení bunky prechádzajúce adipogénnou diferenciáciou farbené farbením Oil-Red-O.

3.3 Mezenchýmové kmeňové bunky získané z pupočníka

Kmeňové bunky odvodené od pupočníka (UC-MSC) sa získavajú z tkaniva pupočníka.
Pupočníkové tkanivo je po pôrode ľahko dostupné na extrakciu kmeňových buniek.
Podobne ako BM-MSC, aj pupočníkové kmeňové bunky vyžadujú na transplantáciu zhodu HLA príjemcu a darcu, aby sa predišlo akejkoľvek imunitnej reakcii.
Vykazujú vyššiu tendenciu k nervovej diferenciácii, a preto sú cenným výskumným nástrojom pre neurologický výskum.

4. Výskumné aplikácie mezenchýmových kmeňových buniek

Mezenchýmové kmeňové bunky (MSC) sa široko využívajú v biomedicínskom výskume vďaka svojmu významnému terapeutickému potenciálu. V tejto časti je uvedených niekoľko sľubných aplikácií rôznych typov MSC.

Výskum v oblasti regeneratívnej medicíny: Mezenchýmové kmeňové bunky sú multipotentné bunky; majú potenciál diferencovať sa na rôzne typy buniek, ako sú bunky chrupavky, kosti, svalov a tukov. Preto sa podávajú ako regeneratívna medicína na opravu a náhradu poškodených alebo zničených tkanív. Regeneratívne aplikácie MSC sa pozorujú predovšetkým pri poraneniach kože, kostí a pohybového aparátu. Napríklad v štúdii, ktorú v roku 2020 uskutočnila Helena Debiazi Zomer so spolupracovníkmi, sa zistilo, že mezenchýmové kmeňové bunky odvodené z tukového tkaniva (AD-MSC) sú schopné urýchliť hojenie kožných rán na myšacích modeloch. Stimulujú angiogenézu a remodeláciu extracelulárnej matrix, čím podporujú kvalitnejšiu jazvu pripomínajúcu normálnu zdravú kožu ako kontrolná skupina [3]. Vo výskume sa pozorovali aj vlastnosti mezenchýmových kmeňových buniek pupočníkového pôvodu pri oprave kostných defektov. Vyvíjajú reparačné účinky prostredníctvom podpory angiogenézy, osteoklastogenézy a mobilizácie hostiteľských MSC alebo diferenciácie na bunky podobné osteoblastom [4].
Ochorenia/poruchy imunitného systému: Mezenchýmové kmeňové bunky majú imunomodulačné účinky. Majú tendenciu regulovať imunitné reakcie a znižovať zápal. Preto sa využívajú na liečbu autoimunitných ochorení, t. j. reumatoidnej artritídy, sklerózy multiplex, zápalových ochorení čriev atď. V prípade štúdie sa skúmal imunomodulačný účinok mezenchýmových kmeňových buniek získaných z kostnej drene na T-bunky periférnej krvi získané od pacientov s reumatoidnou artritídou. Bunky BM-MSC majú inhibičný účinok na T-bunky a potláčajú cytokíny podieľajúce sa na fyziopatológii reumatoidnej artritídy [5].
Neurologický a kardiovaskulárny výskum: MSC majú významný potenciál pre neurologický a kardiovaskulárny výskum. Používajú sa na liečbu viacerých neurodegeneratívnych porúch vrátane Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby. Okrem toho sa využívajú pri liečbe kardiovaskulárnych ochorení, keďže po srdcových príhodách opravujú poškodené alebo poškodené srdcové tkanivá. Okrem toho MSC podporujú aj angiogenézu, a preto sú cenné v kardiovaskulárnom výskume. V takejto štúdii sa skúmal terapeutický potenciál mezenchýmových kmeňových buniek získaných z tukovej a kostnej drene na modeli akútneho infarktu myokardu (IM). Štúdia zistila, že oba zdroje sú rovnako prospešné pri regenerácii srdcových tkanív a znižovaní fibrózy [6]. Zaujímavý je výskum uskutočnený v roku 2022, v ktorom sa zistilo, že mezenchýmové kmeňové bunky odvodené od ľudského pupočníka (UC-MSC) majú neuroprotektívne účinky na myších modeloch Parkinsonovej choroby prostredníctvom regulácie črevných mikroorganizmov. Myší model vykazoval zlepšenie pohybových funkcií po intranazálnej transplantácii UC-MSC [7].

690,00 €*

Obsah: 1.5 milliliter

Ceny bez daní plus náklady na dopravu

cryovial

Číslo výrobku: 300665

Odkazy

Ding, D.C., W.C. Shyu a S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. 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 (Porovnávacia štúdia biologických vlastností a transkriptomových profilov mezenchymálnych kmeňových buniek z rôznych psích tkanív ). International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
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.
Kosinski, M., et al. oprava kostného defektu pomocou kostnej náhrady podporovanej mezenchýmovými kmeňovými bunkami získanými z pupočníka. 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 (Imunomodulačný účinok mezenchýmových stromálnych/kmeňových buniek pochádzajúcich z ľudskej kostnej drene na T bunky periférnej krvi pacientov s reumatoidnou artritídou ). Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al. porovnávacia štúdia terapeutického potenciálu mezenchýmových kmeňových buniek získaných z tukového tkaniva a kostnej drene na modeli akútneho infarktu myokardu. Oman Med J, 2019. 34(6): p. 534-543.
Sun, Z., et al. mezenchýmové kmeňové bunky z ľudskej pupočnej šnúry zlepšujú pohybové funkcie na modeli myši s Parkinsonovou chorobou prostredníctvom regulácie črevných mikroorganizmov. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.