Secretom kmenových buněk - Stem cell secretome - Wikipedia

The sekretom kmenových buněk (označovaný také jako sekretom stromálních buněk) je souhrnný termín pro parakrinní rozpustné faktory produkovaný kmenové buňky a využívány pro jejich mezibuněčná komunikace. Kromě mezibuněčné komunikace jsou parakrinní faktory také zodpovědné za vývoj tkání, homeostázu a (znovu) generování. Tajemství kmenových buněk se skládá z extracelulární vezikuly,[1] konkrétně exosomy, mikrovezikuly, částice membrány, peptidy a malé bílkoviny (cytokiny ). Bylo zjištěno, že parakrinní aktivita kmenových buněk, tj. Sekretom kmenových buněk, je převládajícím mechanismem, kterým terapie založené na kmenových buňkách zprostředkovávají jejich účinky při degenerativních, autoimunitních a / nebo zánětlivých onemocněních.[2] Ačkoli nejen kmenové buňky mají sekretom, který ovlivňuje jejich buněčné prostředí, jejich sekretom se v současné době jeví jako nejdůležitější pro terapeutické použití[3].

Výzkum

Terapie kmenovými buňkami, zde označované jako terapie využívajícíkrvetvorné, mezenchymální kmenové buňky, mají širokou škálu potenciálních terapeutických výhod pro různá onemocnění, z nichž většina je v současné době zkoumána v klinické testy.[4] Terapeutické vlastnosti kmenových buněk se připisují hlavně jejich sekretomu, u kterého bylo prokázáno, že moduluje několik biologických procesů in vitro a in vivo, jako je buněčná proliferace, přežití, diferenciace, imunomodulace, antiapoptóza, angiogeneze a stimulace buněk sousedících s tkáněmi . To je v rozporu s historickou hypotézou, že migrace kmenových buněk a transdiferenciace je primární mechanismus účinku terapií injekcí kmenových buněk.[2]

Nejčastěji používaným typem kmenových buněk pro terapeutické použití jsou lidské (autologní ) Mezenchymální kmenové buňky, hMSC. Secretome hMSCs je jedním z nejvíce prozkoumaných profilů secretome. Sekretomy jiných buněčných typů, například dendritické buňky, jsou také zkoumány pro terapeutické použití.[5]

Studie hMSC zaměřené na zkoumání jejich regeneračních schopností pro domnělou léčbu neurodegenerativních onemocnění prokázaly, že hMSC jsou schopné vylučovat důležité neuroregulační molekuly, jako jsou: neurotrofický faktor odvozený od mozku (BDNF), nervový růstový faktor (NGF), růstový faktor inzulínu 1 (IGF-1), růstový faktor hepatocytů (HGF), vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF), transformační růstový faktor beta (TGF-β), neurotrofický faktor odvozený od glie (GDNF), růstový faktor fibroblastů 2 (FGF-2), faktor kmenových buněk (SCF), faktor stimulující kolonie granulocytů (G-CSF) a faktor odvozený ze stromálních buněk (SDF-1) in vitro i in vivo. Ukázalo se, že všechny tyto molekuly mají příznivé účinky na léčbu neurodegenerativních onemocnění.[6]

S ohledem na ortopedické podmínky, jako je artritida se zdá, že za většinu regeneračních účinků jsou odpovědné parakrinní faktory terapií založených na kmenových buňkách. Extracelulární vezikuly mají významnou roli ve vývoji kloubů a v regulaci intraartikulární homeostázy. V případě artritidy je tato homeostáza narušena z různých důvodů. Hypoteticky může jeden důvod souviset s akumulací stárnoucí buňky a jejich přidružený sekreční fenotyp. Sekretomát (mezenchymálních) kmenových buněk má pozitivní účinky na obnovení intraartikulární homeostázy a stimulaci regenerace různými růstovými faktory, cytokiny a miRNA které jsou obsaženy v extracelulárních vezikulách sekretomu.[7]

V důsledku toho bylo vyvinuto úsilí k efektivní syntéze specifických sekretomů kmenových buněk in vitro. Obecně se kmenové buňky aktivují a produkují vyšší množství sekretomu v reakci na vnější stres (například poškozenými tkáněmi in vivo). Hlavním předpokladovým mechanismem k indukci produkce sekretomů (extracelulárních vezikul) jsou metody vyvolávající stres, zejména anoxie a hypoxie, ale také farmakologické, fyzikální nebo cytokinové metody, které nutí buňky produkovat sekretom in vitro. Tento přístup je také známý jako bezbuněčná terapie kmenovými buňkami.

Předpokládá se, že budoucí terapie zaměřené na generování (specifického) sekretomu s definovaným profilem a optimalizované koncentrace parakrinních faktorů přinesou lepší, spolehlivější a kontrolovanější výsledek ve srovnání s předchozími přístupy, které se spoléhají výhradně na injekční (mezenchymální) kmen buňky do těla a doufají, že jejich parakrinní (nebo trans diferenciační) kapacita bude mít v těle blahodárné účinky.[8] Řízené terapeutické použití sekretomu kmenových buněk však vyžaduje vysoce kvalitní standardizaci izolačních a analytických technik k získání reprodukovatelných preparátů sekretomu.

Různé farmaceutické společnosti a klinické instituce začaly vyvíjet protokoly pro in vitro extrakci specifických profilů sekretomů z autologních mezenchymálních kmenových buněk, jakož i pro klinické použití sekretomu jako nového terapeutika pro četná onemocnění, ať už jako soukromý placený postup nebo v rámci klinických studií.[9][10] I když jsou tyto léčby v souladu s regulačním rámcem v Evropě za určitých podmínek od května 2017, kromě singulárních kazuistik zatím neexistují žádné důkazy o jejich prokázané účinnosti v klinických studiích u lidí. Proto je v současnosti klinické použití sekretomu kmenových buněk experimentální a je založeno hlavně na údajích in vitro a zvířatech.[11] Jednou z možných aplikací sekretomu autologních kmenových buněk je veterinární medicína, kterou v roce 2017 uvedla na trh ruská společnost T-Helper Cell Technologies pod názvem Reparin-Helper.

Reference

  1. ^ Pol, Edwin van der; Böing, Anita N .; Harrison, Paul; Sturk, Augueste; Nieuwland, Rienk (01.07.2012). "Klasifikace, funkce a klinická významnost extracelulárních vezikul". Farmakologické recenze. 64 (3): 676–705. doi:10.1124 / pr.112.005983. ISSN  0031-6997. PMID  22722893.
  2. ^ A b Teixeira, Fábio G .; Carvalho, Miguel M .; Sousa, Nuno; Salgado, António J. (01.10.2013). „Sekretomát mezenchymálních kmenových buněk: nové paradigma pro regeneraci centrálního nervového systému?“. Buněčné a molekulární biologické vědy. 70 (20): 3871–3882. doi:10.1007 / s00018-013-1290-8. hdl:1822/25128. ISSN  1420-682X. PMID  23456256.
  3. ^ Mahla RS (2016). "Aplikace kmenových buněk v regenerativní medicíně a threpeutice nemocí". International Journal of Cell Biology. 2016 (7): 1–24. doi:10.1155/2016/6940283. PMC  4969512. PMID  27516776.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  4. ^ Teixeira, Fábio G .; Panchalingam, Krishna M .; Assunção-Silva, Rita; Serra, Sofia C .; Mendes-Pinheiro, Bárbara; Patrício, Patrícia; Jung, Sunghoon; Anjo, Sandra I .; Manadas, Bruno (2016-06-15). „Modulace sekretomu mezenchymálních kmenových buněk pomocí počítačem řízených bioreaktorů: dopad na šíření, přežití a diferenciaci neuronových buněk“. Vědecké zprávy. 6 (1): 27791. doi:10.1038 / srep27791. ISSN  2045-2322. PMC  4908397. PMID  27301770.
  5. ^ Jarmalaviciute, Akvile; Pivoriūnas, Augustas (2016). "Neuroprotektivní vlastnosti extracelulárních vezikul odvozených z mezenchymálních kmenových buněk". Výzkum regenerace nervů. 11 (6): 904–5. doi:10.4103/1673-5374.184480. PMC  4962579. PMID  27482210.
  6. ^ Zhang, Bin; Yeo, Ronne Wee Yeh; Tan, Kok Hian; Lim, Sai Kiang (06.02.2016). „Zaměření na extracelulární vezikuly: terapeutický potenciál extracelulárních vezikul odvozených z kmenových buněk“. International Journal of Molecular Sciences. 17 (2): 174. doi:10,3390 / ijms17020174. PMC  4783908. PMID  26861305.
  7. ^ Malda, Jos; Boere, Janneke; Lest, Chris H. A. van de; Weeren, P. René van; Wauben, Marca H. M. (2016). "Extracelulární vezikuly - nový nástroj pro opravu a regeneraci kloubů". Recenze přírody Revmatologie. 12 (4): 243–249. doi:10.1038 / nrrheum.2015.170. PMID  26729461.
  8. ^ Salgado, António J .; Gimble, Jeffrey M. (01.12.2013). "Secretome mesenchymálních kmenových / stromálních buněk v regenerativní medicíně". Biochimie. Zvláštní sekce: Sekretomát mezenchymálních kmenových buněk v regenerativní medicíně. 95 (12): 2195. doi:10.1016 / j.biochi.2013.10.013. PMID  24210144.
  9. ^ „Centrum kmenových buněk Anova IRM“. anova-irm-stemcell-center.com. 2017.
  10. ^ „Репарин | Главная страница“ (v Rusku). Citováno 2020-01-24.
  11. ^ Konala, Vijay Bhaskar Reddy; Mamidi, Murali Krishna; Bhonde, Ramesh; Das, Anjan Kumar; Pochampally, Radhika; Pal, Rajarshi (01.01.2016). „Současná krajina sekretomu mezenchymálních stromálních buněk: nové paradigma pro bezbuněčnou regeneraci“. Cytoterapie. 18 (1): 13–24. doi:10.1016 / j.jcyt.2015.10.008. ISSN  1465-3249. PMC  4924535. PMID  26631828.