Človeške mezenhimske matične celice (HMSC)

Mezenhimske matične celice (MSC) so stromalne celice, za katere je značilna samoobnova in izjemna sposobnost diferenciacije v različne vrste celic. Zaradi tega so dragoceno orodje v regenerativni medicini, pri testiranju zdravil in raziskavah bolezni. Običajno jih pridobivamo iz različnih tkiv, kot so popkovnica, kostni mozeg in maščobno tkivo. Vendar so bili najdeni tudi novi viri, kot sta menstrualna kri in endometrij. Ti viri so priljubljeni zaradi svoje dostopnosti in možne klinične uporabe [1]

Ta članek bo osvetlil splošne značilnosti mezenhimskih matičnih celic, njihove vrste in možnosti uporabe v raziskavah. V njem bodo obravnavane predvsem naslednje teme:

1. Splošne lastnosti mezenhimskih matičnih celic
2. Informacije o gojenju mezenhimskih matičnih celic
3. Različne vrste mezenhimskih matičnih celic in njihove glavne značilnosti
4. Raziskovalna uporaba mezenhimskih matičnih celic

1. Splošne lastnosti mezenhimskih matičnih celic

V tem razdelku bodo obravnavane splošne lastnosti mezenhimskih matičnih celic, ki vključujejo:

Multipotentnost
MSC so multipotentne matične celice. Imajo sposobnost diferenciacije v več vrst celic, zaradi česar so dragoceno raziskovalno orodje za regenerativno medicino.
Samoobnavljanje
Tako kot druge matične celice imajo mezenhimske matične celice sposobnost samoobnavljanja, s čimer ohranjajo stabilen vir matičnih celic za daljše obdobje.
Imunomodulatorni potencial
MSC imajo imunomodulatorni učinek, zato se uporabljajo pri zdravljenju različnih avtoimunskih bolezni.
Imunogenost
Na splošno imajo MSC nizko stopnjo imunogenosti, kar zmanjšuje tveganje imunske zavrnitve pri presaditvi. Vendar se lahko razlikuje od vrste do vrste.
Razpoložljivost in dostopnost
MSC je mogoče izolirati iz različnih tkiv, vključno s kostnim mozgom, maščobnim tkivom in tkivom popkovnice, zato so zlahka dostopni za raziskave in terapevtsko uporabo.

2. Informacije o gojenju mezenhimskih matičnih celic

Za učinkovito upravljanje in ravnanje s kulturami mezenhimskih matičnih celic je nujno celovito razumevanje naslednjih informacij o gojenju celic MSC. To znanje vam ne bo olajšalo dela, temveč bo pospešilo napredek vaših raziskovalnih prizadevanj.

Ključne točke za gojenje mezenhimskih matičnih celic

Čas podvojitve:	Čas podvojitve populacije se med različnimi vrstami MSC razlikuje. Giblje se od 15,8 do 41,9 ure [2].
Prilepljene ali v suspenziji:	Mezenhimske matične celice so adherentne.
Gostota naselitve:	Priporočena gostota naselitve celic za MSC je med 1 in 3 x¹⁰⁴ ^celicami/cm2. Za naselitev se celice sperejo z 1 x PBS (fosfatno pufrsko raztopino) in inkubirajo z akutazo (raztopina za prehod) približno 10 minut pri sobni temperaturi. Po odcepitvi celic dodamo medij in celice centrifugiramo. Nato se celična peleta previdno resuspendira in celice se razporedijo v novo gojišče s svežim gojiščem.
Rastno gojišče:	Za gojenje mezenhimskih matičnih celic se uporablja gojišče Alpha MEM, ki vsebuje 0,1 ng/ml bFGF (osnovni fibroblastni rastni faktor), 2,0 mM stabilnega glutamina, ribonukleozide, deoksiribonukleozide, 1,0 mM natrijevega piruvata in 2,2 g/L NaHCO3. Medij je treba zamenjati vsake 2 do 3 dni.
Pogoji rasti:	Kultura mezenhimskih matičnih celic se hrani v vlažnem inkubatorju pri temperaturi 37 ºC in 5 % CO2.
Shranjevanje:	Mezenhimske matične celice lahko dlje časa hranimo v parni fazi tekočega dušika ali pri temperaturi pod -150 °C.
Postopek zamrzovanja in medij:	Za shranjevanje mezenhimskih matičnih celic se uporabljajo mediji za zamrzovanje CM-1 ali CM-ACF. Na splošno je prilagojen počasen postopek zamrzovanja, ki omogoča znižanje temperature le za 1 °C na minuto. To varuje vitalnost celic.
Postopek odtaljevanja:	Zamrznjene MSC za približno 60 sekund rahlo potopimo v vodno kopel, nastavljeno na 37 °C. Nato se doda sveže gojišče, celice se resuspendirajo in centrifugirajo. S tem korakom se iz celic odstranijo sestavine zamrzovalnega medija. Dobljeni celični pelet nato dodamo rastnemu gojišču in celice razporedimo v nove bučke za gojenje.
Raven biološke varnosti:	Za obdelavo in vzdrževanje kultur mezenhimskih matičnih celic je potreben laboratorij prve stopnje biološke varnosti.

3. Različne vrste mezenhimskih matičnih celic in njihove glavne značilnosti

Obstaja veliko vrst mezenhimskih matičnih celic, ki temeljijo na viru. V tem delu članka so obravnavane tri glavne vrste MSC.

3.1 Mezenhimske matične celice maščobnega izvora

Mezenhimske matične celice maščobnega izvora (AD-MSC) so vrsta mezenhimskih matičnih celic, pridobljenih iz maščobnega ali adipoznega tkiva.
V adipoznem tkivu jih je veliko, postopek ekstrakcije pa je razmeroma enostaven z minimalno invazivnim postopkom, imenovanim liposukcija.
Pri alogenični presaditvi je manj verjetno, da bodo povzročile imunski odziv.
Te celice imajo močan adipogeni potencial, kar pomeni, da imajo v primerjavi z drugimi tipi mezenhimskih matičnih celic visoko tendenco diferenciacije v adipocite (maščobne celice).

Človeške mezenhimske celice maščobnega tkiva (HMSC.AD) pri 10-kratni povečavi v gojišču MSC-2 in gojišču za adipogeno diferenciacijo, obarvane z Oil-Red-O, ki poudarja trigliceride kot označevalec adipocitov.

3.2 Mezenhimske matične celice, pridobljene iz kostnega mozga

Mezenhimske matične celice, pridobljene iz kostnega mozga (BM-MSC), se pridobivajo iz kostnega mozga, običajno iz kolka in stegnenice. Te nehematopoetske celice je leta 1970 odkril A. J. Friedenstein.
Postopek pridobivanja BM-MSC je boleč in bolj invaziven, na primer aspiracija kostnega mozga.
Za presaditev mezenhimskih matičnih celic iz kostnega mozga je potrebna tesna ujemanje s prejemnikom, da se zmanjša tveganje imunske zavrnitve.
BM-MSC imajo osteogeni potencial. Bolj so nagnjeni k diferenciaciji v osteocite, kostne celice.

Pri 40-kratni povečavi so celice v procesu osteogene diferenciacije obarvane z Alizarin-Red-S za vizualizacijo kalcijevih depozitov, pri isti povečavi pa so celice v procesu adipogene diferenciacije obarvane z Oil-Red-O.

3.3 Mezenhimske matične celice, pridobljene iz popkovnice

Matične celice, pridobljene iz popkovnice (UC-MSC), se pridobivajo iz tkiva popkovnice.
Tkivo popkovnice je po porodu lahko dostopno za pridobivanje matičnih celic.
Podobno kot BM-MSC tudi matične celice iz popkovnice potrebujejo za presaditev ujemanje HLA med prejemnikom in darovalcem, da bi se izognili imunskemu odzivu.
Izkazujejo večjo nagnjenost k nevronski diferenciaciji in so zato dragoceno raziskovalno orodje za nevrološke raziskave.

4. Raziskovalna uporaba mezenhimskih matičnih celic

Mezenhimske matične celice (MSC) se zaradi velikega terapevtskega potenciala pogosto uporabljajo v biomedicinskih raziskavah. V tem razdelku je navedenih nekaj obetavnih aplikacij različnih vrst MSC.

Raziskave na področju regenerativne medicine: Mezenhimske matične celice so multipotentne celice; lahko se diferencirajo v različne vrste celic, kot so hrustančne, kostne, mišične in maščobne celice. Zato se uporabljajo kot regenerativna medicina za popravljanje in nadomeščanje poškodovanih ali poškodovanih tkiv. Regenerativno uporabo MSC opazimo predvsem pri poškodbah kože, kosti in mišično-skeletnega sistema. V študiji, ki jo je leta 2020 izvedla Helena Debiazi Zomer s sodelavci, je bilo na primer ugotovljeno, da mezenhimske matične celice, pridobljene iz maščobnih tkiv (AD-MSC), lahko pospešijo celjenje kožnih ran na mišjih modelih. Spodbujajo angiogenezo in preoblikovanje zunajceličnega matriksa ter tako spodbujajo nastanek brazgotine boljše kakovosti, ki je podobna normalni zdravi koži, kot pri kontrolni skupini [3]. V raziskavah so opazili tudi lastnosti popravljanja okvar kosti pri mezenhimskih matičnih celicah, pridobljenih iz popkovnice. Učinke popravila izvajajo s spodbujanjem angiogeneze, osteoklastogeneze in mobilizacije gostiteljskih MSC ali diferenciacije v osteoblastom podobne celice [4].
Bolezni/obremenitve imunskega sistema: Mezenhimske matične celice imajo imunomodulatorne učinke. Nagibajo se k uravnavanju imunskih odzivov in zmanjševanju vnetja. Zato se uporabljajo za zdravljenje avtoimunskih bolezni, tj. revmatoidnega artritisa, multiple skleroze, vnetnih črevesnih bolezni itd. V študiji so raziskovali imunomodulatorni učinek mezenhimskih matičnih celic, pridobljenih iz kostnega mozga, na celice T periferne krvi, pridobljene od bolnikov z revmatoidnim artritisom. Celice BM-MSC imajo zaviralni učinek na celice T in zavirajo citokine, vpletene v fiziopatologijo revmatoidnega artritisa [5].
Nevrološke in kardiovaskularne raziskave: MSC imajo velik potencial za uporabo v nevroloških in kardiovaskularnih raziskavah. Uporabljajo se za zdravljenje več nevrodegenerativnih motenj, vključno s Parkinsonovo in Alzheimerjevo boleznijo. Poleg tega se uporabljajo pri zdravljenju bolezni srca in ožilja, saj po srčnih dogodkih popravljajo poškodovana ali poškodovana srčna tkiva. Poleg tega MSC spodbujajo tudi angiogenezo in so zato dragoceni pri raziskavah srca in ožilja. V takšni študiji so preučevali terapevtski potencial mezenhimskih matičnih celic, pridobljenih iz maščobnega tkiva in kostnega mozga, na modelu akutnega miokardnega infarkta (MI). Študija je pokazala, da sta oba vira enako koristna pri regeneraciji srčnih tkiv in zmanjševanju fibroze [6]. Zanimivo je, da je raziskava, opravljena leta 2022, pokazala, da mezenhimske matične celice, pridobljene iz človeške popkovnice (UC-MSC), prek uravnavanja črevesnih mikroorganizmov učinkujejo nevroprotektivno na mišjih modelih Parkinsonove bolezni. Pri mišjem modelu se je po intranazalni presaditvi UC-MSC izboljšala lokomotorna funkcija [7].

690,00 €*

Vsebina: 1.5 milliliter

Cene brez davkov in stroškov dostave

cryovial

Številka izdelka: 300665

Reference

Ding, D.C., W.C. Shyu in S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011. 20(1): p. 5-14.
Zhan, X.-S., et al., Primerjalna študija bioloških značilnosti in transkriptomskih profilov mezenhimskih matičnih celic iz različnih pasjih tkiv. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): p. 1485.
Zomer, H.D., et al., Mesenchymal stromal cells from dermal and adipose tkiv induce macrophage polarization to a pro-repair phenotype and improve skin wound healing. Cytotherapy, 2020. 22(5): p. 247-260.
Kosinski, M., et al., Popravilo okvare kosti z uporabo kostnega nadomestka, ki ga podpirajo mezenhimske matične celice, pridobljene iz popkovnice. 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 (Imunomodulatorni učinek mezenhimskih stromalnih/kemenskih celic, pridobljenih iz človeškega kostnega mozga, na celice T periferne krvi bolnikov z revmatoidnim artritisom ). Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): p. 16-28.
Omar, A.M., et al. primerjalna študija terapevtskega potenciala mezenhimskih matičnih celic, pridobljenih iz maščobnega tkiva in kostnega mozga, na modelu akutnega miokardnega infarkta. 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 (Človeške mezenhimske matične celice iz popkovine izboljšajo lokomotorno funkcijo pri mišjem modelu Parkinsonove bolezni z uravnavanjem črevesnih mikroorganizmov ). Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: p. 808905.