рубцевание соединительной ткани). МСК также обладают нейропротекторным и иммунодепрессивным действием.
Что такое мезенхимальные стволовые клетки / мезенхимальные стромальные клетки / лекарственные сигнальные клетки / мультипотентные стромальные клетки и т. Д. (МСК)?
Почему так много имен?
МСК впервые были обнаружены в костном мозге, но теперь мы знаем, что они происходят из перицитов (клеток, которые обвивают клетки, выстилающие кровеносные сосуды) и адвентициальных (внешний слой кровеносного сосуда) клеток-предшественников (клеток, которые могут дифференцироваться в другие типы клетки) практически из всех тканей. Номенклатура (наименования) МСК - спорный вопрос.
Международное общество клеточной терапии установило критерии для обозначения клетки как МСК, а именно: 1. Возможность дифференцировки по трем линиям: остеогенный (кость), адипогенный (жир) и хондрогенный (хрящ). 2. Экспрессия на клеточной поверхности (маркеры) CD90, CD105 и CD73. 3. Отсутствие экспрессии на клеточной поверхности CD45, CD34, CD14, CD79 и HLA-DR.
Некоторые ученые утверждают, что МСК следует определять на основе их потенциала дифференцировки (или, другими словами, свойств стволовых клеток), в то время как другие ученые утверждают, что меньше внимания следует уделять стволовым свойствам клетки и больше - их иммуномодулирующим свойствам, которые являются потенциально более полезен при лечении многих заболеваний.
Являются ли МСК «иммунопривилегированными» или «невосприимчивыми»? В чем разница?
МСК долгое время считались иммунопривилегированными или, другими словами, гипоиммуногенными. Это означает, что ученые думали, что трансплантация от донора реципиенту проста даже при наличии серьезных барьеров гистосовместимости (гены, которые различаются у разных людей, которые определяют успех / неудачу трансплантации). Однако недавние исследования показывают, что реципиенты вырабатывают антитела против донорских МСК, что приводит к иммунному отторжению. Это означает, что МСК не обладают иммунной привилегией и их лучше рассматривать как невосприимчивые. Иммунный уклонение означает, что МСК сохраняются в организме реципиента дольше, чем другие типы клеток, но в конечном итоге все еще довольно быстро выводятся.
Считается, что большая часть положительных эффектов, наблюдаемых при трансплантации МСК, обусловлена кратковременным эффектом «ударил и убегал», который опосредуется секрецией МСК, включая экзосомы. Пока не известно, приведет ли продление выживаемости МСК у реципиента к лучшим клиническим исходам. Исследования показали, что МСК не сохраняются в организме надолго после инфузии. Исследования на крысах показывают, что большинство клеток умирает в течение 48 часов.
Какие лабораторные процедуры и другие факторы могут влиять на свойства МСК?
Ткань, донор, метод выделения, протоколы культивирования и используемые среды, а также количество пассажей могут влиять на фенотип (характеристики) и функции МСК. Тем не менее, МСК естественно гетерогенные (разнообразные), как и другие типы стволовых клеток. МСК также можно легко манипулировать для получения фенотипов, которые более эффективно лечат конкретное заболевание.
Как создаются экзосомы?
Наиболее распространенным методом выделения и очистки экзосом является ультрацентрифугирование, специализированный метод, используемый для центрифугирования образцов на исключительно высоких скоростях. Биологическая жидкость центрифугируется последовательно с возрастающей скоростью, в результате чего удаляются клетки и более крупные частицы. Для получения экзосом центрифуга должна достигать не менее 100 000 g. Для справки, 50-75 g - это средний диапазон ускорения при ударе, при котором погибнет человек!
Следующий шаг - лаборатории необходимо проверить, что они получили экзосомы, потому что в смеси могут присутствовать многие другие типы внеклеточных везикул, такие как микровезикулы, фрагменты мембран и апоптотические тельца (везикулы, содержащие части умирающих клеток). Следует отметить, что до сих пор не существует золотого стандарта для характеристики экзосом. Пример того, как лаборатория может проверить наличие экзосом, включает следующие три критерия: 1. Распределение размеров должно быть в пределах 30–130 нанометров (подробнее об этом см. Ниже). 2. Экзосомы должны быть круглой или чашеобразной формы, как показано на электронной микроскопии. 3. Биомаркеры, включая CD9, CD63, CD81 и Tsg101, должны быть выявлены с помощью вестерн-блоттинга.
Затем экзосомы замораживают и могут храниться при -4 ° F или -20 ° C без криоконсервантов в течение 6 месяцев. Они нестабильны при комнатной температуре.
В чем разница между внеклеточными везикулами (EV), микровезикулами (MV) и экзосомами?
Вы можете рассматривать внеклеточные везикулы как более крупную категорию или зонтик, под которым находятся МВ и экзосомы. МВ обычно больше в диаметре, чем экзосомы. Нет никаких согласованных измерений для MV или экзосом. Например, некоторые ученые определяют экзосомы в диапазоне от 30 до 100 нанометров, в то время как другие используют 130 или 150 нанометров в качестве верхнего предела отсечения. MV обычно составляет от 0,1 до 1 мкм. 100 нанометров эквивалентны 0,1 микрометра.
Какая связь между больными клетками и экзосомами, которые они посылают?
Человеческие клетки, инфицированные вирусами или бактериями, испускают экзосомы, которые способствуют распространению болезни.
Люди, инфицированные ВИЧ типа 1, вирусом Эпштейна-Барра, вирусом простого герпеса-1 и вирусом гепатита С, циркулируют в кровотоке, атакуют и проникают в клетки-мишени. Макрофаги (тип лейкоцитов), инфицированные такими бактериями, как Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium bovis и Mycobacterium avium, выделяют экзосомы, которые обладают провоспалительным действием. Раковые клетки также используют экзосомы, чтобы способствовать росту опухоли и метастазированию. Раковые клетки также могут секретировать экзосомы, которые могут подавлять иммунную систему и, возможно, помогать опухолям ускользать от обнаружения.
Как можно манипулировать экзосомами в лаборатории для повышения терапевтического потенциала?
Ученые могут генетически сконструировать экзосомы, загружая лекарства в экзосомы, изменяя поверхность экзосом и изменяя их содержимое. Эти методы использовались в терапии рака и закладывают основу для будущей терапии в других условиях.
С какими проблемами сталкиваются ученые в новой области терапии экзосом?
Выделение экзосом сложно и дорого. Экзосомы по своей природе гетерогенны (разнообразны), поэтому сложно идентифицировать молекулы, ответственные за терапевтические результаты. Кроме того, мы не знаем безопасности и эффективности генно-инженерных экзосом.
Статьи, использованные для создания этого документа
Анкрум, Дж. А., Онг, Дж. Ф. и Карп, Дж. М. (2014). Мезенхимальные стволовые клетки: невосприимчивые, не иммунные. Природная биотехнология, 32 (3), 252.
Ли, З., Ван, Ю., Сяо, К., Сян, С., Ли, З., и Вэн, X. (2018). Возрастающая роль экзосом в заболеваниях суставов. Клеточная физиология и биохимия, 47 (5), 2008-2017.
https://www.karger.com/Article/Pdf/491469
Лу, Г., Чен, З., Чжэн, М., и Лю, Ю. (2017). Экзосомы, полученные из мезенхимальных стволовых клеток, как новая терапевтическая стратегия при заболеваниях печени. Экспериментальная и молекулярная медицина, 49 (6), e346-e346.
https://www.nature.com/articles/emm201763.pdf
Сарвар, Д. П., Шамсасенджан, К., и Акбарзадехлале, П. (2016). Экзосомы, полученные из мезенхимальных стволовых клеток: новые возможности в бесклеточной терапии. Расширенный фармацевтический бюллетень, 6 (3), 293.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5071792/pdf/apb-6-293.pdf