Опубліковано: 2023 | Останній перегляд: травень 2026

Людські мезенхімальні стовбурові клітини (HMSC)

1. Загальні властивості мезенхімальних стовбурових клітин

У цьому розділі розглядаються загальні властивості мезенхімальних стовбурових клітин, до яких належать:

• Мультипотентність

  МСК є мультипотентними стовбуровими клітинами. Вони мають здатність диференціюватися в різні типи клітин, що робить їх цінним інструментом для досліджень у галузі регенеративної медицини.

• Самовідновлення

  Як і інші стовбурові клітини, мезенхімальні стовбурові клітини мають здатність до самовідновлення, що дозволяє підтримувати стабільне джерело стовбурових клітин протягом тривалого періоду.

• Імуномодулюючий потенціал

  МСК чинять імуномодулюючий ефект і тому використовуються для лікування різних аутоімунних захворювань.

• Імуногенність

  Як правило, МСК мають низький рівень імуногенності, що знижує ризик імунного відторгнення при трансплантації. Однак це може варіюватися залежно від типу.

• Доступність

  МСК можна виділити з різних тканин, включаючи кістковий мозок, жирову тканину та тканину пуповини, що робить їх легкодоступними для досліджень та терапевтичного застосування.

2. Інформація щодо культивування мезенхімальних стовбурових клітин

Для ефективного управління та роботи з культурами мезенхімальних стовбурових клітин необхідно мати всебічне розуміння наведеної нижче інформації щодо культивування МСК. Ці знання не лише полегшать вашу роботу, але й прискорять прогрес у ваших наукових дослідженнях.

Ключові моменти культивування мезенхімальних стовбурових клітин

Час подвоєння:

Час подвоєння популяції варіюється залежно від типу МСК. Він може становити від 15,8 до 41,9 годин [2].

Адгезивні або в суспензії:

Мезенхімальні стовбурові клітини є адгезивними.

Щільність висівання:

Рекомендована щільність висівання клітин для МСК становить від 1 до 3 × 10⁴ клітин/см². Для висівання клітини промивають 1 × PBS (фосфатно-буферним сольовим розчином) та інкубують з аккутазою (розчином для пасажування) протягом приблизно 10 хвилин при кімнатній температурі. Після відриву клітин додають середовище, а клітини центрифугують. Після цього осад клітин обережно ресуспендують, а клітини розливають у нову культуральну колбу, що містить свіже культуральне середовище.

Середовище для росту:

Для культивування мезенхімальних стовбурових клітин використовується середовище Alpha MEM, що містить 0,1 нг/мл bFGF (базовий фактор росту фібробластів), 2,0 мМ стабільного глутаміну, рибонуклеозиди, дезоксирибонуклеозиди, 1,0 мМ піруват натрію та 2,2 г/л NaHCO3 використовується для культивування мезенхімальних стовбурових клітин. Середовище слід замінювати кожні 2–3 дні. 

Умови вирощування:

Культури мезенхімальних стовбурових клітин утримують у зволоженому інкубаторі при температурі 37ºC та 5% CO2.

Зберігання:

Мезенхімальні стовбурові клітини можна зберігати у паровій фазі рідкого азоту або при температурі нижче -150 °C протягом тривалого часу.

Процес заморожування та середовище:

Для зберігання мезенхімальних стовбурових клітин використовуються середовища для заморожування CM-1 або CM-ACF. Зазвичай застосовується процес повільного заморожування, що дозволяє знижувати температуру лише на 1 °C за хвилину. Це забезпечує збереження життєздатності клітин.

Процес розморожування:

Заморожені МСК на короткий час занурюють у водяну баню, нагріту до 37 °C, приблизно на 60 секунд. Після цього додають свіже культуральне середовище, клітини ресуспендують і центрифугують. Цей крок дозволяє видалити з клітин компоненти середовища для заморожування. Отриманий осад клітин потім додають до середовища для росту, а клітини розливають у нові колби для культивування.

Рівень біобезпеки:

Для роботи з культурами мезенхімальних стовбурових клітин та їх утримання необхідна лабораторія першого рівня біобезпеки.

3. Різні типи мезенхімальних стовбурових клітин та їхні основні особливості

Існує багато типів мезенхімальних стовбурових клітин, залежно від джерела їх походження. У цьому розділі статті розглядаються три основні типи МСК.

3.1 Мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з жирової тканини

• Мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з жирової тканини (AD-MSC), — це тип мезенхімальних стовбурових клітин, вилучених із жирової тканини.
• Вони у великій кількості присутні в жировій тканині, а процедура їх вилучення є відносно простою завдяки мінімально інвазивній процедурі, яка називається ліпосакцією.
• Вони рідше викликають імунну реакцію при алогенній трансплантації.
• Ці клітини виявляють значний адипогенний потенціал, тобто мають високу схильність до диференціації в адипоцити (жирові клітини) порівняно з іншими типами мезенхімальних стовбурових клітин.

Опубліковано: 2023 | Останній перегляд: травень 2026

Мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з пуповини

• Мезенхімальні стовбурові клітини пуповини (UC-MSC) отримують із тканини пуповини.
• Тканина пуповини легко доступна для вилучення стовбурових клітин після пологів.
• Як і BM-MSC, стовбурові клітини пуповини також вимагають відповідності HLA реципієнта та донора для трансплантації, щоб уникнути будь-якої імунної реакції.
• Вони виявляють більшу схильність до нейральної диференціації і, отже, є цінними інструментами для досліджень у галузі неврології.

4. Дослідницькі застосування мезенхімальних стовбурових клітин

Мезенхімальні стовбурові клітини (MSC) широко використовуються в біомедичних дослідженнях завдяки їх значному терапевтичному потенціалу. У цьому розділі згадано кілька перспективних застосувань різних типів MSC.

• Дослідження в галузі регенеративної медицини: Мезенхімальні стовбурові клітини є мультипотентними клітинами; вони мають потенціал диференціюватися в різні типи клітин, такі як хрящові, кісткові, м'язові та жирові клітини. Тому їх застосовують у регенеративній медицині для відновлення та заміщення травмованих або пошкоджених тканин. Регенеративні застосування МСК спостерігаються переважно при ушкодженнях шкіри, кісток та опорно-рухового апарату. Наприклад, дослідження, проведене Геленою Дебіазі Зомер та її колегами у 2020 році, виявило, що мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з жирової тканини (AD-MSC), здатні прискорювати загоєння шкірних ран у мишачих моделях. Вони стимулюють ангіогенез та ремоделювання позаклітинного матриксу, сприяючи утворенню рубців кращої якості, що нагадують нормальну здорову шкіру, порівняно з контрольною групою [3]. Дослідження також виявили властивості мезенхімальних стовбурових клітин, отриманих з пуповини, щодо відновлення дефектів кісток. Вони чинять відновлюючий ефект, сприяючи ангіогенезу, остеокластогенезу та мобілізації МСК хазяїна або диференціюючись у клітини, подібні до остеобластів [4].
• Захворювання/розлади імунної системи: Мезенхімальні стовбурові клітини чинять імуномодулюючу дію. Вони, як правило, регулюють імунні реакції та зменшують запалення. Тому їх застосовують для лікування аутоімунних захворювань, а саме: ревматоїдного артриту, розсіяного склерозу, запальних захворювань кишечника тощо. В одному дослідженні вивчався імуномодулюючий ефект мезенхімальних стовбурових клітин, отриманих з кісткового мозку, на Т-клітини периферичної крові, вилучені у пацієнтів з ревматоїдним артритом. Клітини BM-MSC чинять інгібуючий вплив на Т-клітини та пригнічують цитокіни, залучені до патофізіології ревматоїдного артриту [5].
• Неврологічні та серцево-судинні дослідження: МСК мають значний потенціал для застосування в неврологічних та серцево-судинних дослідженнях. Їх використовують для лікування низки нейродегенеративних розладів, зокрема хвороби Паркінсона та Альцгеймера. Крім того, їх застосовують у лікуванні серцево-судинних захворювань, оскільки вони відновлюють пошкоджені або травмовані тканини серця після серцевих подій. Крім того, МСК також сприяють ангіогенезу і тому є цінними в серцево-судинних дослідженнях. У такому дослідженні вивчався терапевтичний потенціал мезенхімальних стовбурових клітин, отриманих із жирової тканини та кісткового мозку, на моделі гострого інфаркту міокарда (ІМ). Дослідження показало, що обидва джерела однаково корисні для регенерації серцевих тканин та зменшення фіброзу [6]. Цікаво, що дослідження, проведене у 2022 році, виявило, що мезенхімальні стовбурові клітини, отримані з пуповини людини (UC-MSC), чинять нейропротекторну дію в мишачих моделях хвороби Паркінсона шляхом регулювання кишкових мікроорганізмів. Мишача модель продемонструвала поліпшення рухової функції після інтраназальної трансплантації UC-MSC [7].

Література

1. Ding, D.C., W.C. Shyu, and S.Z. Lin, Mesenchymal stem cells. Cell Transplant, 2011. 20(1): p. 5-14.
2. Zhan, X.-S., et al., Порівняльне дослідження біологічних характеристик та транскриптомних профілів мезенхімальних стовбурових клітин з різних тканин собак. International journal of molecular sciences, 2019. 20(6): с. 1485.
3. Зомер, Г.Д. та ін., Мезенхімальні стромальні клітини з шкірних та жирових тканин індукують поляризацію макрофагів до фенотипу, що сприяє регенерації, та покращують загоєння шкірних ран. Cytotherapy, 2020. 22(5): с. 247–260.
4. Косінські, М. та ін., Відновлення дефектів кісток за допомогою кісткового замінника, підкріпленого мезенхімальними стовбуровими клітинами, отриманими з пуповини. Stem Cells International, 2020. 2020.
5. Pedrosa, M., et al., Імуномодулюючий ефект мезенхімальних стромальних/стволових клітин, отриманих з кісткового мозку людини, на Т-клітини периферичної крові пацієнтів з ревматоїдним артритом. Journal of tissue engineering and regenerative medicine, 2020. 14(1): с. 16–28.
6. Омар, А.М. та ін., Порівняльне дослідження терапевтичного потенціалу мезенхімальних стовбурових клітин, отриманих із жирової тканини та кісткового мозку, на моделі гострого інфаркту міокарда. Oman Med J, 2019. 34(6): с. 534–543.
7. Sun, Z., et al., Мезенхімальні стовбурові клітини пуповини людини покращують рухову функцію в мишачій моделі хвороби Паркінсона шляхом регулювання кишкових мікроорганізмів. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 2022. 9: с. 808905.