Sekrecja komórek macierzystych

Sekret komórek macierzystych (określany również jako sekretom komórek zrębowych ) to zbiorcze określenie rozpuszczalnych czynników parakrynnych wytwarzanych przez komórki macierzyste i wykorzystywanych do ich komunikacji międzykomórkowej . Oprócz komunikacji międzykomórkowej czynniki parakrynne są również odpowiedzialne za rozwój tkanek, homeostazę i (re-)generację. Sekret komórek macierzystych składa się z pęcherzyków zewnątrzkomórkowych , w szczególności egzosomów , mikropęcherzyków , cząstek błony, peptydów i małe białka ( cytokiny ). Stwierdzono, że aktywność parakrynna komórek macierzystych, tj. sekretomu komórek macierzystych, jest dominującym mechanizmem, dzięki któremu terapie oparte na komórkach macierzystych pośredniczą w ich działaniu w chorobach zwyrodnieniowych, autoimmunologicznych i/lub zapalnych. Chociaż nie tylko komórki macierzyste posiadają sekretom, który wpływa na ich środowisko komórkowe, ich sekretom wydaje się obecnie najbardziej odpowiedni do zastosowań terapeutycznych.

Pęcherzyki pozakomórkowe

Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe to małe cząstki, które są normalnie rozładowywane i mają granice utworzone przez dwuwarstwę lipidową. Chociaż komórki mogą się replikować, pęcherzyk pozakomórkowy nie jest w stanie. W pozakomórkowym pęcherzyku rzeczy, które składają się z sekretomu komórki macierzystej i są upakowane, to organelle, mRNA, miRNA i białka. Egzosomy są uwalniane z pęcherzyków pozakomórkowych, które znajdują się w płynie biologicznym. Płyn biologiczny, taki jak płyn mózgowo-rdzeniowy, który można wykorzystać do leczenia. Najbardziej bezsilnie egzosomy można znaleźć pomiędzy komórkami organizmu eukariotycznego, znanymi również jako macierz tkankowa.

Badania

Terapie komórkami macierzystymi , określane tutaj jako terapie wykorzystujące niehematopoetyczne , mezenchymalne komórki macierzyste , mają szeroki zakres potencjalnych korzyści terapeutycznych w przypadku różnych chorób, z których większość jest obecnie badana w badaniach klinicznych . Terapie komórkami macierzystymi mogą przynieść korzyści jako medycyna regeneracyjna dla pacjentów, u których zdiagnozowano lub zdiagnozowano chorobę dotykającą środkową część mózgu, udary i choroby serca, choroby stawów i urazy rdzenia kręgowego. Terapeutyczne właściwości komórek macierzystych przypisuje się głównie ich sekretomowi, który, jak wykazano, moduluje szereg procesów biologicznych in vitro i in vivo, takich jak proliferacja, przeżycie, różnicowanie, immunomodulacja, antyapoptoza, angiogeneza i stymulacja sąsiadujących z tkanką komórek. Jest to sprzeczne z historyczną hipotezą, że migracja i transdyferencjacja komórek macierzystych jest głównym mechanizmem działania terapii iniekcyjnych z użyciem komórek macierzystych.

Najczęściej stosowanym rodzajem komórek macierzystych do celów terapeutycznych są ludzkie ( autologiczne ) mezenchymalne komórki macierzyste , hMSC. Sekretom hMSC jest jednym z najszerzej badanych profili sekretomów. Sekretomy innych typów komórek, na przykład komórek dendrytycznych, są również badane pod kątem zastosowania terapeutycznego.

Badania hMSC mające na celu zbadanie ich zdolności regeneracyjnych do przypuszczalnego leczenia chorób neurodegeneracyjnych wykazały, że hMSC są zdolne do wydzielania ważnych cząsteczek neuroregulacyjnych, takich jak: neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF), czynnik wzrostu nerwów (NGF), insulinowy czynnik wzrostu 1 (IGF-1), czynnik wzrostu hepatocytów (HGF), czynnik wzrostu śródbłonka naczyń (VEGF), transformujący czynnik wzrostu beta (TGF-β), glejowy czynnik neurotroficzny (GDNF), czynnik wzrostu fibroblastów 2 (FGF-2), czynnik komórek macierzystych (SCF), czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów (G-CSF) i czynnik pochodzenia komórek zrębu (SDF-1) zarówno in vitro, jak i in vivo. Wykazano, że wszystkie te cząsteczki mają korzystny wpływ na leczenie chorób neurodegeneracyjnych.

W odniesieniu do schorzeń ortopedycznych, takich jak zapalenie stawów , czynniki parakrynne terapii opartych na komórkach macierzystych wydają się być odpowiedzialne za większość efektów regeneracyjnych. Pęcherzyki pozakomórkowe odgrywają znaczącą rolę w rozwoju stawów i regulacji homeostazy wewnątrzstawowej. W przypadku zapalenia stawów ta homeostaza jest zaburzona z różnych powodów. Hipotetycznie jeden powód może być związany z akumulacją starzejących się komórek i związanym z nimi fenotypem wydzielniczym . Sekretom (mezenchymalnych) komórek macierzystych ma pozytywny wpływ na przywrócenie homeostazy wewnątrzstawowej i stymulację regeneracji przez różne czynniki wzrostu, cytokiny i miRNA , które są zawarte w zewnątrzkomórkowych pęcherzykach sekretomu.

W konsekwencji podjęto wysiłki w celu wydajnej syntezy specyficznych sekretomów komórek macierzystych in vitro. Ogólnie rzecz biorąc, komórki macierzyste ulegają aktywacji i wytwarzają większe ilości sekretomu w odpowiedzi na stres zewnętrzny (na przykład przez uszkodzone tkanki in vivo). W związku z tym głównym mechanizmem warunkującym indukcję produkcji sekretomu (pęcherzyków zewnątrzkomórkowych) są metody wywołujące stres, przede wszystkim anoksja i niedotlenienie, ale także metody farmakologiczne, fizyczne lub związane z cytokinami, które zmuszają komórki do wytwarzania sekretomu in vitro. To podejście jest również znane jako terapia bezkomórkowymi komórkami macierzystymi.

Postawiono hipotezę, że przyszłe terapie mające na celu wytworzenie (specyficznego) sekretomu o określonym profilu i zoptymalizowanych stężeniach czynników parakrynnych przyniosą lepsze, bardziej wiarygodne i kontrolowane wyniki w porównaniu z poprzednimi podejściami, które opierają się wyłącznie na wstrzykiwaniu (mezenchymalnej) łodygi komórek do organizmu i mieć nadzieję, że ich zdolność parakrynna (lub różnicowanie trans) będzie miała korzystny wpływ na organizm. Jednak kontrolowane zastosowanie terapeutyczne sekretomu komórek macierzystych wymaga wysokiej jakości standaryzacji technik izolacji i analizy w celu uzyskania powtarzalnych preparatów sekretomu.

Różne firmy farmaceutyczne i instytucje kliniczne zaczęły opracowywać protokoły ekstrakcji in vitro specyficznych profili sekretomów z autologicznych mezenchymalnych komórek macierzystych, a także klinicznego zastosowania sekretomu jako nowego środka terapeutycznego w wielu chorobach, albo jako prywatna procedura płatna, albo w ramach badań klinicznych. Mimo że te metody leczenia są zgodne z ramami regulacyjnymi w Europie pod pewnymi warunkami od maja 2017 r., nie ma jeszcze dowodów na ich udowodnioną skuteczność w badaniach klinicznych na ludziach, poza pojedynczymi opisami przypadków. Dlatego obecnie kliniczne zastosowanie sekretomu komórek macierzystych ma charakter eksperymentalny i opiera się głównie na danych in vitro i na zwierzętach. Jednym z potencjalnych zastosowań sekretomu autologicznych komórek macierzystych jest weterynaria, skomercjalizowana przez rosyjską firmę T-Helper Cell Technologies w 2017 roku pod nazwą Reparin-pomocnik .