Mezenhimālās cilmes šūnas

Mezenhimālās cilmes šūnas (MCŠ) jeb multipotentās mezinhimālās stromālās šūnas ir polifirējošas fibroblastu šūnas, kas sākotnēji izdalītas no kaulu smadzenēm (4). MCŠ ir gandrīz visos audos, in vitro tām ir spēja diferencēties vairākos šūnu tipos – osteoblastos, hondrocītos, adipocītos, miocītos (1, 2). Tās izdala no kaulu smadzeņu stromas, kaulu plēvēm, placentas, nervu audiem, taukaudiem (3). Mezenhimālajām cilmes šūnām piemīt spēja regulēt imūno reakciju, tām ir spēcīgi audu aizsardzības un reparatīvie mehānismi. Mezenhimālajām cilmes šūnām piemīt reparatīvais mehānisms, kas izmanto parakrīno signālu pārvadi, tādā veidā atbrīvojot bioloģiski aktīvās molekulas, kas ietekmē šūnu migrāciju, polifirēšanos un apkārt esošo šūnu izdzīvošanas spējas (1). Ņemot vērā to īpašības, tās ir viegli pielietojamas in vitro pētījumos (2). Tās ir ļoti viegli pavairojamas ex vivo vairākās pasāžās, nezaudējot to pašatjaunošanās un dzīvot spēju (1). Tās dod iespēju pētīt ne tikai dažādu vielu citoprotektīvās īpašības, bet arī to ietekmi uz šūnu diferenciāciju (5).

Starptautiskā šūnu terapijas apvienība ir noteikusi minimālos kritērijus mezenhimālo cilmes šūnu definēšanai:

• Šīs šūnas labi aug laboratorijas traukos no plastmasas un ļoti labi piestiprinās pie to virsmas .
• Tām ir specifiski šūnu virsmas marķieri.
• In vitro spēja diferencēties par adipocītiem, osteoblastiem, hondrocītiem.

Vēsture

1924. gadā krievu pētnieks Aleksandrs Maksimovs ar histoloģiskiem paņēmieniem identificēja šūnas ar mezenhīmu, kas spēj diferencēties par dažādām asins šūnām (10). Apmēram, 40 gadus vēlāk, 1960. gadā pētnieks Ernests Mc.Kuloks un Džeimss Tlls identificēja klonu īpašības šūnām (11). Pagāja vēl viena dekāde kamēr izveidota ex vivo metode, kas ļāva multipotento kaulu smadzeņu šūnu izpēti. 1970. gadā Frīdenšteina izpētes komanda izveidoja pirmos protokolus darbam ar mezenhimālajām cilmes šūnām, Simtiem klīniskie pētījumi, izmantojot mezenhimālās cilmes šūnas, uzsākās 1995. gadā. Interesanti, ka bija jāsagaida gadsimtu mija — 2000. gads, kad šīs šūnu pielietošanas protokoli un pašas šūnas radīja pietiekamu uzticību un ticamību pētnieku vidū, lai tās izmantotu kā stabilu un drošu pētniecības instrumentu (12).

Mezenhimālo cilmes šūnu pielietojums

Gan preklīniskajos, gan klīniskajos pētījumos pierādītas transplantēto mezenhimālo cilmes šūnu efektīva ārstnieciska iedarbība. Tās veicina bojātu audu atjaunošanos un reģenerāciju, neatkarīgi no orgāna un specifiskas slimības veida. Ir divas pieejas mezenhimālo cilmes šūnu izmantošanai un transplantēšanai. Pirmais veids ir intravenoza šūnu ievadīšana injekcijas veidā, šajā gadījumā šūnas pa asinsvadiem nonāk bojātajos audos, iekaisuma vietās. Otra pieeja ir lokāla injekcija artērijā, kas palielina mezenhimālo cilmes šūnu devu daudzumu bojātajos audos. Ņemot vērā to spējas tiek uzskatīts, ka šīm šūnām ir lielisks potenciāls dažādu autoimūnu, iekaisuma un deģeneratīvo slimību ārstniecībā.

Pārkinsona slimības ārstēšana

Pārkinsona slimība, kas ir neirodeģeneratīva slimība, rezultātā tiek zaudēts liels daudzums dopamīnenerģisko neironu. Mezenhimālās cilmes šūnas palielina tirozīnhidroksilāzes daudzumu pēc to transplantācijas pelē. MCŠ sekretē trofiskos faktorus, piemēram, asinsvadu endotēlija augsānas faktoru, neitrofīna-3, HGF un BDNF, veicinot neironu aizsardzību, bez šūnu diferenciācijas neironos. (5).

Alcheimera slimības ārstēšana

Alcheimera slimība ir viena no biežāk sastopamajām neirodeģeneratīvajām slimībām. Tās klīniskās izpausmes ir atmiņas zudums, intelekta zudums, vājprāts. Zinātnieki izpētījusi, ka neiropatoloģisko deficītu varētu ārstēt ar cilmes šūnu terapiju. Mezenhimālās cilmes šūnas šādā modelī aktivizē mikroglijas šūnas, kas palielina Aβ- enzīma degradāciju un samazina citokīna ekspresiju iekaisuma procesā. Pēdējos pētījumos uzrādās, ka tām ir spēja ietekmēt T-šūnas un tās palielina neirālo šūnu izdzīvotību in vitro un in vivo pētījumos (6).

Autoimūno saslimšanu ārstēšana

Mezenhimālās cilmes šūnas izmanto arī, lai mazinātu imūnās sistēmas traucējumus, jo MCŠ piemīt spēja regulēt imūnās atbildes. Reimatoīdā artrīta gadījumā, dzīvnieku modeļos tika konstatēts, ka MCŠ samazina slimības progresiju un veicina atveseļošanos. Injicējot cilvēka mezenhimālās cilmes šūnas pelē uzrādīja, ka šūnas veicina un palielina iekaisuma atbildi dzīvniekam. Palielinājās Th1 un Th17 antigēna specifiskās šūnas, kuras samazina citokīnus un palielina IL-10 sekrēciju (7).

Pirmā tipa diabēta ārstēšana

Tā ir autoimūnā slimība, ko izraisa β- šūnu bojā eja, ko izraisa pārmērīga antivielas ražošana pret šīm beta šūnām. Līdz ar to samazinās insulīna produkcija līdz tādam līmenim, kas nav pietiekams, lai kontrolētu insulīna daudzumu asinīs. Ir pierādīts, ka mezenhimālās cilmes šūnas var diferencēties par insulīna ražojošām šūnām un regulēt imūnmodulatoro iedarbību (8).

Vēža ārstēšana

Arvien plašāki mezenhimālo cilmes šūnu pētījumi norāda uz to, ka tām ir spēja pārvietot pretvēža aģentus. Pretvēža aģentos, ko pārnes MCŠ, pārsvarā iekļauj retrovīrusu un adenovīrusu vektorus, kas ekspresē vēža supresīvos gēnus, kā arī onkolītiskos vīrusus un zāļu polifēriskās nanodaļiņas. Pirmā pieeja vēža ārstniecībā ar mezenhimālajām cilmes šūnām bija tieša interferona beta gēna pārnese, šāds modelis samazina audzēja attīstību. Mezenhimālās cilmes šūnas nav vienkāršs vektors, iespējamais tiešais MCŠ efekts uz vēža šūnu augšanu un attīstību (9).

Izmantotā literatūra

1. Maxson S., Lopez E.A., Yoo D., Danilkovitch-Miagkova A.,Leroux M.A., 2012, Concise Review: Role Of Mesenchymal Stem Cells In Wound Repair Stem Cells Translational Medicine Vol: 1:142–149 pp. Http://Dx.Doi.Org/10.5966/Sctm.2011 0018 2. Meier R.P.H., Müller Y.D.,Morel P.,Gonelle-Gispert C., Bühler L.H., 2013, Transplantation Of Mesenchymal Stem Cells For The Treatment Of Liver Diseases, Is There Enough Evidence? Stem Cell Res. Vol: 11, 1348–1364 pp. 3. Ma S.,Xie N., Li W.,Yuan B.,Shi Y.,Wang Y.,2014,Immunobiology Of Mesenchymal Stem Cells, Cell Death And Differentiation Vol: 21, 216–225 pp. 4. Park J.S., Suryaprakash S., Lao Y.H., Leong K.W., 2015, Engineering Mesenchymal Stem Cells For Regenerative Medicine And Drug Delivery Methods Accepted 2 March 2015, Http://Dx.Doi.Org/10.1016/J.Ymeth.2015.03.002. 5. Wang F, Yasuhara T, Shingo T, Kameda M, Tajiri N, Yuan WJ, Kondo A, Kadota T, Baba T, Tayra JT, Kikuchi Y, Miyoshi Y, Date I, Shin JY, Park HJ, Kim HN, Oh SH, Bae JS, Ha HJ, Lee PH, BMC Neurosci. 2010 Apr 26; 11():52. 6. Mesenchymal stem cells enhance autophagy and increase β-amyloid clearance in Alzheimer disease models. Autophagy. 2014 Jan; 10(1):32-44. 7. Wehrens EJ, Prakken BJ, van Wijk F, Review T cells out of control--impaired immune regulation in the inflamed joint, Nat Rev Rheumatol. 2013 Jan; 9(1):34-42. 8. Sheng H, Wang Y, Jin Y, Zhang Q, Zhang Y, Wang L, Shen B, Yin S, Liu W, Cui L, Li N., A critical role of IFNgamma in priming MSC-mediated suppression of T cell proliferation through up-regulation of B7-H1.Cell Res. 2008 Aug; 18(8):846-57. 9. Mesenchymal stem cells as delivery vectors for anti-tumor therapy Zhenzhen Li, Dongmei Fan, Dongsheng Xiong, doi: 10.3978/j.issn.2306-9759.2015.03.01 10.Wan C, He Q, McCaigue M, Marsh D, Li G (2006). “Nonadherent cell population of human marrow culture is a complementary source of mesenchymal stem cells (MSCs)”.Journal of Orthopaedic Research 24 (1): 21–8. 11.Becker AJ, McCULLOCH EA, Till JE (1963). “Cytological Demonstration of the Clonal Nature of Spleen Colonies Derived from Transplanted Mouse Marrow Cells”. Nature 197(4866): 452–4. 12.Wang S et al. (2012). “Clinical applications of mesenchymal stem cells”. Jour of Hematology and Oncology (19).