Dlaczego komórki macierzyste?

Jaka moc ukryta jest w komórkach macierzystych? Jak można ją wykorzystać?

Opracowując leki, których substancją czynną są mezenchymalne komórki macierzyste (MSC), dotychczas niedostępne w terapiach weterynaryjnych, zmieniamy standardy w leczeniu zwierząt towarzyszących.

• MSC to naturalny rezerwuar organizmu służący ciągłej wymianie uszkodzonych i zużytych komórek nowymi oraz regulacji tych procesów.
• MSC charakteryzują się właściwościami immunomodulującymi oraz wysoką zdolnością do namnażania się i przekształcania w komórki wyspecjalizowane tkankowo, np. komórki kości, komórki chrząstki etc.
• Właściwości MSC izolowanych z tkanki tłuszczowej znalazły zastosowanie m.in. w medycynie regeneracyjnej.
• Immunosupresyjne działanie MSC oraz bardzo niska ekspresja kompleksu zgodności tkankowej MHC klasy II (Major Histocompatibility Complex – główny układ zgodności tkankowej) pozwala na bezpieczne stosowanie w terapii komórek w układzie międzyosobniczym, minimalizując ryzyko odrzutu ze strony układu immunologicznego biorcy.
• Terapia komórkami macierzystymi w układzie allogenicznym (jeden dawca – wielu biorców) daje możliwość produkcji serii leku z materiału wyjściowego pozyskanego od pojedynczego dawcy, bez konieczności każdorazowego pobierania materiału biologicznego od pacjenta w celu pozyskania jego własnych komórek do terapii.

Na czym polega immunomodulacyjne działanie mezenchymalnych komórek macierzystych? MSC izolowane z tkanki tłuszczowej mogą modulować mikrośrodowisko zapalne poprzez hamowanie proliferacji i aktywności cytotoksycznej limfocytów T, supresję wzrostu i dojrzewania limfocytów B i komórek NK za pośrednictwem szeregu cytokin, m.in. interleukin IL-6, IL -10 oraz transformującego czynnika wzrostu beta TGF-b. Dodatkowo poprzez inhibicję dojrzewania komórek dendrytycznych indukują w nich tolerancję immunologiczną. Aktywowane komórki dendrytyczne wzmacniają zaś indukujące działanie MSC na limfocyty T regulatorowe za pośrednictwem IL-10, tworząc razem immunosupresyjne środowisko sprzyjające procesom regeneracji.

Immunomodulacja. Oddziaływanie MSC z komórkami układu odpornościowego.
Źródło: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2013.00175/full

Opisane właściwości immunomodulujące MSC stanowią jeden z kluczowych mechanizmów działania w terapiach z zastosowaniem mezenchymalnych komórek macierzystych wpływających na:

• zahamowanie przewlekłego stanu zapalnego leżącego u podłoża wielu chorób degeneracyjnych, takich jak zmiany zwyrodnieniowe stawów;
• stymulację naturalnych procesów naprawczych w obrębie uszkodzonych tkanek, co w zmianach zwyrodnieniowych stawów pozwala na odzyskanie sprawności fizycznej zwierzęcia.

Aleksandra Klimczak:

“Udoskonalenie technik izolacji i rozmnażania MSCs in vitro spowodowało, że komórki macierzyste stały się znakomitym źródłem komórek stosowanych we wspomagającej terapii komórkowej użytecznej w regeneracji tkanek i narządów. Szeroko prowadzone badania przedkliniczne i kliniczne potwierdziły skuteczność zastosowania komórek macierzystych m.in. w leczeniu uszkodzeń układu kostno-szkieletowego i regeneracji mięśni szkieletowych. Terapeutyczny efekt MSC może być uzyskany poprzez immunomodulujące właściwości MSC polegające na wydzielaniu cytokin, chemokin i czynników troficznych, które mają bezpośredni wpływ na uszkodzone tkanki.”

Arkadiusz Miążek:

“Allogeniczne MSCs wchodzą w złożone interakcje z komórkami odporności wrodzonej i nabytej wywołując w nich głębokie zmiany w profilach ekspresji cytokin prozapalnych. Wykazano, że MSCs oddziałują z dojrzałymi komórkami dendrytycznymi typu 1 i 2 hamując wytwarzanie przez nie czynnika TNFα oraz wzmagając ekspresję interleukiny 10. MSCs wpływają także na polaryzację odpowiedzi odpornościowej limfocytów T w kierunku Th2 oraz wywołują wzrost odsetka limfocytów T regulatorowych. Efektem fizjologicznym wpływu MSCs na profile cytokinowe komórek układu odporności jest wzbudzenie stanu tolerancji immunologicznej, a także wygaszanie reakcji zapalnych.”

W przypadku leczenia wczesnych i średniozaawansowanych zmian zwyrodnieniowych stawów z wykorzystaniem MSC aktywacja endogennych mechanizmów regeneracyjnych polega na migracji MSC z płynu stawowego do miejsca uszkodzenia, gdzie po adhezji i chemotaktycznej rekrutacji lokalnie występujących MSC, komórki inicjują proces regeneracji poprzez proliferację i stymulację chondrogenezy za pośrednictwem auto i parakrynnych sygnałów m.in. TGF-β płynących zarówno ze strony podanych MSC, jak i mikrośrodowiska uszkodzonej tkanki, która w procesie chrząstkotwórczym ulega odbudowie, w efekcie przywracając funkcjonalność uszkodzonego stawu.

Proregenarcyjne działanie MSC w obrębie zmienionego chorobowo stawu.
Źródło: http://www.intechopen.com/books/regenerative-medicine-and-tissue-engineering/is-the-articular-cartilage-regeneration-approachable-through-mesenchymal-stem-cells-therapies