udsigten til Stamcellekonditioneret Medium i regenerativ medicin

abstrakt

baggrund. Stamcelleafledt konditioneret medium har en lovende udsigt til at blive produceret som lægemidler til regenerativ medicin. Mål. At undersøge forskellige metoder til opnåelse af stamcelleafledt konditioneret medium (CM) for at få et indblik i deres Udsigt til anvendelse i forskellige sygdomme. Metode. Systematisk gennemgang ved hjælp af nøgleord” stamcelle “og” konditioneret medium “eller” secretome “og” terapi.”Data vedrørende behandlede tilstande / sygdomme, celletype, der blev dyrket, medium og kosttilskud til dyrkning af cellerne, kulturtilstand, CM-behandling, vækstfaktorer og andre sekretioner, der blev analyseret, anvendelsesmåde og resultat blev noteret, grupperet, tabuleret og analyseret. Resultat. De fleste af CM ved hjælp af undersøgelser viste gode resultater. Imidlertid blev de forskellige CM, selv når de blev afledt af den samme slags celler, produceret af forskellige tilstande, det vil sige fra forskellige passage, kulturmedium og kulturtilstand. Vækstfaktorudbyttet af de forskellige typer celler var tilgængeligt i nogle undersøgelser, og det celletal, der var nødvendigt for at producere CM til en applikation, kunne beregnes. Konklusion. Forskellige stamcelleafledte konditionerede medier blev testet på forskellige sygdomme og viste for det meste gode resultater. Imidlertid skal standardiserede produktionsmetoder og valideringer af deres anvendelse udføres.

1. Introduktion

data om brugen af stamceller i forskellige sygdomme akkumuleres. Nogle undersøgelser rapporterede gavnlige virkninger af stamcellebehandling i degenerative sygdomme som myokardieinfarkt og afslørede, at stamceller forårsager vævsreparation på grund af deres evne til at udskille trofiske faktorer, der udøver gavnlig indvirkning på det beskadigede væv, snarere end deres evne til at differentiere sig til de nødvendige celler . Forskellige undersøgelser af stamcelleafledte udskillede faktorer viste, at den udskillede faktor alene uden selve stamcellen kan forårsage vævsreparation under forskellige forhold, der involverede væv/organskader. De udskillede faktorer kaldes sekretom, mikrovesikler eller eksosom og kan findes i det medium, hvor stamcellerne dyrkes; således kaldes mediet konditioneret medium (CM) .

brugen af secretome indeholdende CM har flere fordele sammenlignet med brugen af stamceller, da CM lettere kan fremstilles, frysetørres, pakkes og transporteres. Desuden, da det er blottet for celler; der er ikke behov for at matche donoren og modtageren for at undgå afvisningsproblemer. Derfor har stamcelleafledt konditioneret medium en lovende udsigt til at blive produceret som lægemidler til regenerativ medicin.

til dato er der ikke rapporteret noget klinisk forsøg, der brugte CM til en bestemt sygdom, undtagen to pilotundersøgelser om brugen af fedtafledt mesenkymal stamcelle CM til hårfollikelregenerering og fraktioneret kulsyre resurfacing sårheling hos mennesker, hvilket viste gode resultater. Brugen af CM til terapi er meget tiltalende og kan blomstre i den nærmeste fremtid, da undersøgelser af brugen af CM til forskellige sygdomme akkumuleres . Konditioneret medium indeholder forskellige vækstfaktorer og vævsregenerative midler, som blev udskilt af stamcellerne. Det faktum, at stamceller udskiller forskellige vækstfaktorer, blev også vist ved forskellige proteomiske undersøgelser, som afslørede tilstedeværelsen af forskellige vækstfaktorer og andre cytokiner i CM .

forskellige undersøgelser rapporterede imidlertid brugen af forskellige slags stamceller og forskellige metoder til at få CM til at helbrede forskellige former for degenerative sygdomme i forskellige dyremodeller. Derfor havde denne systematiske gennemgang til formål at undersøge de forskellige metoder til at få CM og de forskellige sygdomme, der blev behandlet, for at få et indblik i de forskellige slags CM og deres anvendelsesfordel ved forskellige sygdomme.

2. Materialer og metoder

vi udførte “al tekst” – søgninger uden tidsbegrænsning den 23. januar 2014 i Pubmed/Medline ved hjælp af nøgleord “stamcelle” og “konditioneret medium” eller “secretome” og “terapi”, “al tekst” – søgninger i Cochrane library (trials) ved hjælp af nøgleord “secretome” eller “konditioneret medium” og “al tekst” – søgninger i Cochrane library (trials) ved hjælp af nøgleord “secretome” eller “konditioneret medium” og “al tekst” – søgninger i ClinicalTrials.gov brug af nøgleord” stamcelle “og” konditioneret medium “eller” secretome “og” terapi.”Derudover blev relevante eksisterende artikler i vores bibliotek tilføjet.

inklusionskriterier er alle undersøgelser, der brugte CM til en bestemt sygdom. Eksklusionskriterier er undersøgelser, der ikke indeholdt fuldstændige data vedrørende patientens tilstand/sygdomsmodel, kilde til CM og resultat af behandling med CM.

dataindsamling er som følger: behandlede tilstande/sygdomme, celletype, der blev dyrket, detaljeret sammensætning af medium og kosttilskud, der blev brugt til at dyrke cellerne, dyrkningstilstand (hypoksi eller normoksi) for at få CM, CM-behandling, vækstfaktorer og andre sekretioner, der blev analyseret; anvendelsesmetode (tilstand) og resultat af CM-applikation blev noteret, grupperet og tabuleret.

datasyntese er som følger: data blev grupperet efter behandlede sygdomme og celletyper, der blev brugt til at producere CM. For at kende vækstfaktorudbyttet for de forskellige celletyper blev vækstfaktorniveauer, når de var tilgængelige, tabuleret og grupperet efter celletyper, der gav vækstfaktoren indeholdende konditioneret medium i forhold til antallet af celler, type og varighed af kultur og behandling af det konditionerede medium. Når dataene var tilgængelige, blev antallet af celler, der var nødvendige for at producere CM for en applikation, beregnet.

3. Resultater og diskussion

vi fik 39 artikler, der opfyldte inklusionskriterierne, og 7 blev udelukket på grund af ufuldstændige data. Forskellige tilstande / sygdomme blev behandlet af forskellige celleafledte CM og viste for det meste lovende resultater (tabel 1).

de forskellige konditionerede medier, selv når de stammer fra samme slags celler, blev produceret af forskellige tilstande, det vil sige fra forskellige passage, antal celler, dyrkningsmedium og dyrkningstilstand (tabel 2). Vækstfaktorudbyttet for de forskellige typer celler kan ses i tabel 3, og det celletal, der er nødvendigt for at producere CM til en applikation, kan ses i tabel 4.

forskellige undersøgelser viste , at konditioneret medium er blevet testet i forskellige former for sygdomme/tilstande (tabel 1), det vil sige alopeci , akut og kronisk iskæmi i bagbenene , akut og kronisk sårheling , myokardieinfarkt , akut leverskade/svigt , cerebral skade/iskæmi/slagtilfælde , rygmarvsskade , lungeskade og knogledefekt og viste forbedring af forholdene. Desuden viste kronisk nyresygdom, der blev behandlet ved hjælp af human embryonal stamcelleafledt mesenkymal stamcelle (huESC-MSC) CM nedsat systolisk blodtryk og proteinuri og forbedring i tubulær og glomerulær skade, renal blodgennemstrømning og glomerulær filtreringshastighed . Imidlertid viste nefropati, der blev behandlet ved hjælp af CM fra humant navlestrengsblod ubegrænset somatisk stamcelle (huUCB-USSC) eller mus knoglemarv mesenkymal stamcelle (mBM-MSC) CM, ikke forbedring i serumurinstof og kreatininniveau, histopatologisk skade og fysisk aktivitetsscore . Desuden viste forebyggelse af kræft ved anvendelse af human mesenkymal stamcellelinie CM øget tumorcelleproliferation og vaskularisering .

i de to tilfælde af nyresygdom kan det konkluderes, at CM fra hu-ESC-MSC kan forbedre tilstanden, og det nødvendige vækstfaktorniveau er formodentlig nok, da CM-behandling inkluderer et 25-gangs koncentrationstrin . For hu-UCB-USSC eller mBM-MSC-CM forhindrer mangel på data vedrørende CM-behandling og vækstfaktorniveau for CM imidlertid yderligere analyse for at konkludere, om manglende forbedring af tilstanden skyldes manglen på en bestemt vækstfaktor eller på grund af niveauet af vækstfaktorer, der var for lavt til at give effekt.

3.1. Dyrkningsmedium og Supplement

nogle undersøgelser anvendte føtalt bovint serum eller andet supplement indeholdende komplet medium, mens andre undersøgelser anvendte serumfrie medier. Desuden var de anvendte basalmedier variable, for eksempel aMEM, DMEM, DMEM/F12, M199, EBM2, EGM-2, in vivo 15 eller kemisk defineret medium, og den samme type celle kan dyrkes i forskellige slags basalmedium (tabel 2). Dyrkningsmedium i In vitro-kultur repræsenterer mikromiljø i in vivo-tilstand og kan bestemme cellens skæbne og dermed cellesekretion . Derfor kan den samme type celler udskille forskellige niveauer af vækstfaktorer, når de blev dyrket i forskellige medier, som det kan ses i tabel 3 .

3.2. Kulturvarighed

produktion af CM varierer i kulturvarighed fra seksten timer til fem dage (tabel 3). Hvis der blev anvendt komplet medium, kunne kort kulturvarighed efterlade visse serumafledte vækstfaktorer, der ikke blev forbrugt af cellerne og kunne føje til vækstfaktorniveauet eller tværtimod undertrykke vækstfaktorsekretion af cellerne. Muligheden for tilstedeværelse af resterende vækstfaktor fra mediet kan ses i en undersøgelse, der viste, at medium uden celle indeholdt et TGF-b1-niveau af pg/mL (tabel 3) .

3.3. Kulturtilstand

de fleste undersøgelser producerede CM i monolagskultur, men flere undersøgelser anvendte sfæroidkulturer (tabel 3). Sfæroidkulturer har brug for en særlig håndtering og udstyr (spindekolbe), men giver flere celler sammenlignet med konventionelle monolagskulturer og dermed mere udskillede faktorer (Tabel 4). Derudover kan celler placeret i midten af sfæroiden være i relativ hypoksisk tilstand sammenlignet med celler på overfladen, hvilket yderligere øger visse vækstfaktorudbytter.

3.4. Secreted Factors rolle i forbedring af sygdomme

forskellige cytokiner blev udskilt af stamceller i CM, og de spillede en rolle i forbedringen af forskellige sygdomme/tilstande. Disse cytokiner kan grupperes i vækstfaktorer, proinflammatoriske og antiinflammatoriske cytokiner og andre cytokiner. Forskellige undersøgelser anvendte forskellige metoder til at vurdere forskellige cytokiner i den konditionerede CM, fra de konventionelle ELISA-assays til proteomiske profileringsmetoder .

3.4.1. Vækstfaktorer

endvidere rapporterede undersøgelser, der analyserede forskellige vækstfaktorer, tilstedeværelsen af de forskellige vækstfaktorer, som blev udskilt af forskellige stamceller i deres konditionerede medium (tabel 3), bortset fra human MSC (Lone), der ikke udskiller FGF-2, PDGFBB, BMP-2 og SDF-1, men udskilt IGF-1, VEGF, TGF kurt1 og HGF . Desuden kan forskellige kulturforhold og medium give forskellige niveauer af vækstfaktorsekretioner .

3.4.2. Pro-og antiinflammatoriske cytokiner

3.4.3. Andre Cytokiner

3, 5. Oversættelse af konditioneret Medium brug hos patienter

i konditioneret medium kan forskellige faktorer være til stede som en cocktail og handle sammen for at fremme regenerering. Derfor er det vigtigt at analysere et komplet sæt vækstfaktor-og cytokinniveauer for enhver form for stamcelleafledt konditioneret medium og at kende kulturbetingelsen, konditioneret mediumbehandling og sygdomme/tilstande, der reagerer på en bestemt konditioneret mediumbehandling. Når indholdet af de forskellige cytokiner i et bestemt konditioneret medium er kendt, kan resultatet af det konditionerede medium på en bestemt sygdom/tilstand bestemmes, og vejen til oversættelse til patienter er åben.

fra undersøgelser, der analyserede VEGF-niveau, kan vi konkludere, at de fleste stamceller udskiller VEGF. Da VEGF spiller en rolle på angiogenese, der er vigtig i regenerering af skadede/beskadigede væv/organer, er forskellige stamcelleafledte konditionerede medier i stand til at helbrede forskellige sygdomme og vil have større indflydelse på sygdomme med iskæmi. Derudover kan VEGF forhindre apoptose i hypoksisk tilstand og dermed forhindre yderligere skade .

desuden er FGF2 en mere potent angiogen faktor sammenlignet med VEGF, med yderligere effekt på proliferation af fibroblaster, preadipocytter og endotel -, epitel-og neurale stamceller, på migration af neurale kamafledte gliale og myogene celler og på differentiering af neuroepiteliale celler i modne neuroner og gliaceller .

andre vækstfaktorer bidrager til regenerering af skadede/beskadigede vævsorganer med særlig vægt på proliferation, det vil sige PDGF for bindevæv, glial og andre celler, EGF for mesenkymale, gliale og epitelceller og IGF-I og IGF-II for forskellige slags celler . Derudover øger PlGF , der er medlem af VEGF-familien , aktiviteten af VEGF in vitro og in vivo , kgf hæmmer oksidativ stressinduceret epitelcelledød, NGF fremmer neuritudvækst og neurale celleoverlevelse, BDNF er neurobeskyttende , fremmer celleoverlevelse og reducerer astroglial ardannelse, og nogle vækstfaktorer, herunder HEGF, FGF-7, EGF og HGF fremmer leverregenerering .

proinflammatoriske cytokiner , der spiller en rolle i regenerering , er IL-1B på grund af dets leverbeskyttende rolle, IL-8 på grund af dets angiogene aktivitet og IL-9 på grund af sårhelingsfremmende aktivitet . Derudover forhindrer antiinflammatoriske cytokiner betændelse og fremmer leverregenerering .

MCSF-receptor (MCSFR) fremmer myeloid stamfader, mononukleær fagocyt og placental trofoblastvækst og udvikling, og PDGFR kan interagere med forskellige signalmolekyler eller integrin for at forårsage celleproliferation , motilitet, differentiering eller overlevelse ved apoptoseinhibering .

desuden kan en faktor bidrage til mere end en tilstand af regenerativ virkning, såsom MCP-1, der er involveret i angiogenese og leverbeskyttelsesaktivitet . Yderligere, til produktion af CM, der skal anvendes i forskellige humane sygdomme, data fra dyreforsøg, der viste lovende resultat, er meget værdifulde.

3.5.1. Produktion af CM til oversættelse til forskellige humane sygdomme

for at bruge CM til forskellige menneskelige sygdomme skal produktionsmetoden for CM standardiseres med hensyn til typen og antallet af celler, der var nødvendige for at producere CM, dyrkningsmedium og tilstand og konditioneret mediumbehandling. Derudover er volumen og leveringsmåde også vigtige. Da forskellige undersøgelser anvendte forskellige tal og type celler og forskellige doser af CM, er det vigtigt at kende antallet af celler, der gav CM til en applikation, som kan interpoleres til humane undersøgelser. Derfor opsummerede vi i tabel 4 alle data, der kan være nødvendige for interpolation i humane studier, det vil sige sygdomme, der blev behandlet, dyrets art og alder eller kropsvægt, celletype, dyrkningsmedium og tilstand, antal celler til at producere CM til en applikation, volumen og anvendelsesmåde. Desuden er forskellige mulige anvendelser af CM til forskellige forhold opsummeret i Figur 1.

Figur 1

forskellige mulige anvendelser af CM til forskellige forhold.

derudover er det meget vigtigt at analysere og notere de forskellige cytokinindhold i de forskellige konditionerede medier til oversættelse til patienter. Yderligere, for hvert konditioneret medium med kendt cytokinindhold, validering af dets anvendelse på forskellige sygdomme skal udføres. Endelig bør muligheden for fremme af eksisterende kræft testes for hver CM, og der skal udvises forsigtighed inden CM-behandling for at sikre, at modtageren er fri for kræft.

fordele ved produktion af forskellige CM for patienter ligger i muligheden for masseproduktion af farmaceutiske virksomheder, når produktionsmetoder er blevet standardiseret. Konditionerede medier er ikke som stamceller, der har brug for en god fremstillingspraksis (GMP) facilitet, der skal anvendes til patienter . Når CM er pakket ordentligt, kan den let transporteres som medicin og har ikke brug for kryokonservering, som stamcellerne har brug for. Sammenlignet med stamceller, der kan overleve i en temmelig lang periode, skal CM dog gives oftere , da cytokiner’ og vækstfaktorers halveringstider for det meste er kortere, hvilket er en ulempe for patienterne, men vil give mere fortjeneste til farmaceutiske virksomheder.

4. Konklusion

forskellige stamcelleafledte konditionerede medier blev produceret ved forskellige metoder og behandling og testet på forskellige sygdomme og viste for det meste gode resultater. Imidlertid skal standardiserede metoder til forskellige konditionerede Medieproduktion og valideringer af deres anvendelse på forskellige sygdomme udføres.

interessekonflikt

forfatteren erklærer, at der ikke er nogen interessekonflikt med hensyn til offentliggørelsen af dette papir.

anerkendelse

denne undersøgelse blev finansieret af forskningsstipendiet fra det indonesiske ministerium for uddannelse og kultur (Pusnas 2014), Kontrakt nr. 2218/H2.R12 / HKP.05.00/2014.