Prospect of Stem Cell Conditioned Medium in Regenerative Medicine

Abstract

Background. Kantasoluista johdetulla ehdollistetulla väliaineella on lupaavat mahdollisuudet tuottaa lääkkeitä regeneratiiviseen lääketieteeseen. Tavoite. Tutkia erilaisia menetelmiä, joilla saadaan kantasoluista johdettua ehdollistettua väliainetta (CM), jotta saadaan käsitys niiden soveltamisesta eri sairauksiin. Menetelmä. Systemaattinen tarkastelu käyttäen avainsanoja “kantasolu” ja “ehdollistettu väliaine” tai “secretome” ja ” therapy.”Tiedot hoidetuista olosuhteista/sairauksista, solutyypistä, joka viljeltiin, väliaineesta ja täydennyksistä viljelmään solut, viljelmän tila, CM: n käsittely, kasvutekijät ja muut eritteet, jotka analysoitiin, levitystapa ja tulos havaittiin, ryhmiteltiin, taulukoitiin ja analysoitiin. Tulos. Suurin osa CM-tutkimuksista antoi hyviä tuloksia. Eri CM: t, silloinkin kun ne olivat peräisin samantyyppisistä soluista, olivat kuitenkin syntyneet eri olosuhteissa, toisin sanoen eri kulku -, viljelyaine-ja viljelmätilassa. Eräissä tutkimuksissa oli saatavilla eri solutyyppien kasvutekijäsatoja, ja yhden hakemuksen tuottamiseen tarvittava solumäärä voitiin laskea. Päätelmä. Erilaisia kantasoluista johdettuja ehdollistuneita väliaineita testattiin eri sairauksilla, ja tulokset olivat enimmäkseen hyviä. On kuitenkin toteutettava standardoituja tuotantomenetelmiä ja validoitava niiden käyttö.

1. Johdanto

tietoa kantasolujen käytöstä eri sairauksissa kertyy. Jotkin tutkimukset raportoivat kantasoluhoidon hyödyllisistä vaikutuksista rappeuttavissa sairauksissa, kuten sydäninfarktissa, ja osoittivat, että kantasolut aiheuttavat kudosten korjaantumista, koska ne pystyvät erittämään trofiatekijöitä, jotka vaikuttavat suotuisasti vaurioituneeseen kudokseen, sen sijaan että ne pystyisivät erilaistumaan tarvittaviksi soluiksi . Useat kantasoluista johdettuja erittymistekijöitä koskevat tutkimukset osoittivat, että erittyvä tekijä yksinään ilman kantasolua voi aiheuttaa kudosten korjautumista erilaisissa kudos-/elinvaurioita aiheuttavissa olosuhteissa. Erittyviä tekijöitä kutsutaan nimellä secretome, mikrovesicles tai eksosomi ja niitä löytyy väliaineesta, jossa kantasoluja viljellään; näin väliainetta kutsutaan ehdollistuneeksi väliaineeksi (CM) .

CM: tä sisältävän secretomen käytöllä on useita etuja kantasolujen käyttöön verrattuna, sillä CM: ää voidaan valmistaa, jäädyttää, pakata ja kuljettaa helpommin. Lisäksi sillä ei ole soluja; luovuttajaa ja vastaanottajaa ei tarvitse sovittaa yhteen hylkimisongelmien välttämiseksi. Siksi kantasoluista johdetuilla ehdollistetuilla väliaineilla on lupaavat mahdollisuudet tuottaa lääkkeitä regeneratiiviseen lääketieteeseen.

tähän mennessä ei ole raportoitu kliinistä tutkimusta, jossa olisi käytetty CM: ää tietyn sairauden hoidossa, lukuun ottamatta kahta koetutkimusta, joissa tutkittiin rasvakudoksesta johdetun mesenkymaalisen kantasolun CM: n käyttöä karvatupen uudistumiseen ja hiilidioksidin jakaantuvaa pinnoitettua haavan paranemista ihmisellä, ja tulokset olivat hyviä. CM: n käyttö terapiassa on hyvin houkuttelevaa, ja se saattaa kukoistaa lähitulevaisuudessa, sillä tutkimuksia CM: n käytöstä eri sairauksiin kertyy . Ehdollistunut elatusaine sisältää kantasolujen erittämiä kasvutekijöitä ja kudoksia uudistavia aineita. Se, että kantasolut erittävät erilaisia kasvutekijöitä, osoitettiin myös erilaisilla proteomitutkimuksilla, jotka paljastivat eri kasvutekijöiden ja muiden sytokiinien esiintymisen CM: ssä .

eri tutkimuksissa kuitenkin kerrottiin, että eri eläinmalleissa käytettiin erilaisia kantasoluja ja erilaisia menetelmiä CM: n saamiseksi parantamaan erilaisia rappeuttavia sairauksia. Siksi tässä systemaattisessa katsauksessa pyrittiin tutkimaan erilaisia menetelmiä CM: n ja hoidettujen sairauksien saamiseksi, saamaan tietoa erilaisista CM: n muodoista ja niiden soveltamisesta eri sairauksissa.

2. Materiaalit ja menetelmät

teimme” kaikki teksti “- hakuja ilman aikarajoitusta 23. tammikuuta 2014 Pubmed / Medlinessa käyttäen avainsanoja “kantasolu” ja “ehdollistettu medium” tai ” secretome “ja ” therapy”, “kaikki teksti” – hakuja Cochrane Libraryssa (kokeet) käyttäen avainsanoja “secretome ” tai” ehdollistettu medium”, ja” kaikki teksti “- hakuja ClinicalTrials.gov käyttämällä avainsanoja ” kantasolu “ja” ehdollistettu väliaine “tai” secretome “ja” therapy.”Lisäksi kirjastoomme lisättiin asiaankuuluvia olemassa olevia artikkeleita.

Sisällyttämiskriteereinä ovat kaikki tutkimukset, joissa käytettiin CM-arvoa tietyn sairauden hoidossa. Poissulkukriteereinä ovat tutkimukset, jotka eivät sisältäneet täydellisiä tietoja potilaan tilasta / tautimallista, CM: n lähteestä ja CM-hoidon tuloksesta.

tiedonkeruu on seuraava: käsitellyt tilat/sairaudet, viljelty solutyyppi, solujen viljelyyn käytetyn väliaineen ja lisäravinteiden yksityiskohtainen koostumus, viljelytila (hypoksia tai normoxia) cm: n, CM: n käsittelyn, kasvutekijöiden ja muiden analysoitujen eritteiden saamiseksi; levitystapa ja CM: n levityksen tulos merkittiin muistiin, ryhmiteltiin ja taulukoitiin.

tutkimustulosten synteesi on seuraava: tiedot ryhmiteltiin hoidetun sairauden ja CM: n tuottamiseen käytettyjen solutyyppien mukaan. Lisäksi eri solutyyppien kasvutekijäsaantojen tuntemiseksi kasvutekijätasot taulukoitiin ja ryhmiteltiin niiden solutyyppien mukaan, joista saatiin vakioitua kasvutekijää sisältävä kasvualusta, suhteessa solujen lukumäärään, viljelyn tyyppiin ja kestoon sekä käsitellyn elatusaineen käsittelyyn. Kun tiedot olivat saatavilla, laskettiin yhden hakemuksen CM: n tuottamiseen tarvittavien solujen määrä.

3. Tulokset ja keskustelu

saimme 39 artikkelia, jotka täyttivät osallistumiskriteerit, ja 7 jätettiin pois puutteellisten tietojen vuoksi. Erilaisia sairauksia / sairauksia hoidettiin erilaisilla SOLUPERÄISILLÄ CM: llä, ja tulokset olivat enimmäkseen lupaavia (Taulukko 1).

eri ehdollistuneet väliaineet, silloinkin kun ne olivat peräisin samantyyppisistä soluista, ovat syntyneet eri olosuhteissa, toisin sanoen eri kulkutavoista, solujen lukumäärästä, viljelyaineesta ja viljelyolosuhteista (Taulukko 2). Eri solutyyppien kasvutekijäsaannot on esitetty taulukossa 3 ja CM: n tuottamiseen tarvittava solumäärä on nähtävissä taulukossa 4.

eri tutkimukset osoittivat , että ehdollistunutta väliainetta on testattu erilaisissa sairauksissa/sairauksissa (Taulukko 1), eli alopekiassa , akuutissa ja kroonisessa takaraajan iskemiassa , akuutissa ja kroonisessa haavan paranemisessa , sydäninfarktissa , akuutissa maksavauriossa/ – vajaatoiminnassa , aivovammassa/iskemiassa/aivohalvauksessa , selkäytimen vammassa , keuhkovauriossa ja luuvauriossa , ja olosuhteet ovat parantuneet. Lisäksi kroonisessa munuaissairaudessa, jota hoidettiin käyttämällä ihmisalkion kantasoluista johdettuja mesenkymaalisia kantasoluja (huESC-MSC) CM, ilmeni systolisen verenpaineen laskua ja proteinuriaa sekä tubulus-ja glomerulaarivaurioiden, munuaisten verenkierron ja glomerulussuodosnopeuden paranemista . Nefropatiassa, jota hoidettiin ihmisen napanuoraverestä saadulla veren rajoittamattomalla somaattisella kantasolulla (huUCB-USSC) tai hiiren luuytimen mesenkymaalisella KANTASOLULLA (mBM-MSC) CM, ei kuitenkaan havaittu seerumin urea-ja kreatiniinitason paranemista, histopatologisia vaurioita eikä fyysisen aktiivisuuden pistemäärää . Lisäksi syövän ehkäisy ihmisen mesenkymaalisen kantasolulinjan CM avulla osoitti kasvainsolujen lisääntymistä ja vaskularisaatiota .

kahdessa munuaissairaustapauksessa voidaan päätellä, että CM hu-ESC-MSC voi parantaa tilaa, ja tarvittava kasvutekijätaso on oletettavasti riittävä, koska CM: n käsittelyyn sisältyy 25-kertainen pitoisuusvaihe . Hu-UCB-USSC: n tai mBM-MSC-CM: n osalta CM: n käsittelyä ja CM: n kasvutekijätasoa koskevien tietojen puuttuminen estää kuitenkin lisäanalyysin tekemisen, jotta voidaan päätellä, johtuuko tilan parantamisen laiminlyönti tietyn kasvutekijän puutteesta vai kasvutekijöiden tasosta, joka oli liian alhainen vaikutuksen aikaansaamiseksi.

3.1. Elatusaine ja lisäaine

joissakin tutkimuksissa käytettiin sikiöiden seerumia tai muuta täydennystä, joka sisälsi täydellisen elatusaineen, kun taas toisissa tutkimuksissa käytettiin seerumittomia elatusaineita. Lisäksi käytetyt perusaineet olivat vaihtelevia, esimerkiksi aMEM, Dmem, dmem / F12, M199, EBM2, EGM-2, in vivo 15 tai kemiallisesti määritelty elatusaine, ja samantyyppistä solua voidaan viljellä erilaisella perusaineella (Taulukko 2). Elatusaine in vitro-viljelmässä edustaa mikroympäristöä in vivo-tilassa, ja se voi määrittää solujen kohtalon ja siten solujen erityksen . Tämän vuoksi samantyyppiset solut voivat erittää eritasoisia kasvutekijöitä, kun niitä viljellään eri väliaineessa, kuten voidaan nähdä taulukosta 3 .

3.2. Viljelyn kesto

viljelyn kesto vaihtelee kuudestatoista tunnista viiteen päivään (Taulukko 3). Jos käytetään täydellistä kasvualustaa, lyhyt viljelyn kesto saattaa jättää tiettyjä seerumista peräisin olevia kasvutekijöitä, joita solut eivät kuluta ja jotka saattavat lisätä kasvutekijätasoa tai päinvastoin estää kasvutekijän eritystä soluissa. Mahdollinen kasvunjäämätekijän esiintyminen elatusaineesta voidaan nähdä tutkimuksessa, joka osoitti, että elatusaine ilman solua sisälsi TGF-b1-tason pg/mL (Taulukko 3) .

3.3. Viljelmätilanne

useimmat tutkimukset tuottivat CM yksikerroksisessa viljelmässä, mutta useissa tutkimuksissa käytettiin sferoidiviljelmiä (Taulukko 3). Spheroidiviljelmät tarvitsevat erikoiskäsittelyn ja-laitteet (pyörityspullo), mutta niistä saadaan enemmän soluja verrattuna tavanomaisiin yksikerroksisiin viljelmiin ja siten enemmän erittäviä tekijöitä (Taulukko 4). Lisäksi spheroidin keskellä sijaitsevat solut voivat olla suhteellisen hypoksisessa tilassa pinnan soluihin verrattuna, mikä lisää entisestään tiettyjen kasvutekijöiden tuottoa.

3.4. Erittyneen tekijän rooli sairauksien paranemisessa

kantasolut erittivät useita sytokiineja CM: iin, ja niillä oli rooli erilaisten sairauksien/tilojen parantumisessa. Nämä sytokiinit voidaan ryhmitellä kasvutekijöihin, tulehduksia edistäviin ja anti-inflammatorisiin sytokiineihin ja muihin sytokiineihin. Eri tutkimuksissa käytettiin erilaisia menetelmiä eri sytokiinien arviointiin ehdollistuneessa CM: ssä tavanomaisista ELISA-määrityksistä proteomisiin profilointimenetelmiin .

3.4.1. Kasvutekijät

lisäksi eri kasvutekijöitä analysoineet tutkimukset raportoivat eri kasvutekijöiden esiintymisestä, joita eri kantasolut erittivät ehdollistuneeseen väliaineeseensa (Taulukko 3), lukuun ottamatta ihmisen MSC: tä (Lonza), joka ei erittänyt FGF-2: ta, PDGFBB: tä, BMP-2: ta ja SDF-1: tä, mutta eritti IGF-1: tä, VEGF: ää, TGF β1: tä ja HGF: ää . Lisäksi erilaiset viljelytilat ja viljelyaine voivat tuottaa eritasoisia kasvutekijän eritteitä .

3.4.2. Anti-ja anti-inflammatoriset sytokiinit

3.4. 3. Muut Sytokiinit

3, 5. Translation of Conditioned Medium use in Patients

in conditioned medium, different factors may be present as a cocktail and act in concert to promote regeneration. Siksi on tärkeää analysoida täydellinen kasvutekijä-ja sytokiinitasojen sarja kaikenlaisille kantasoluista johdetuille ehdollistetuille väliaineille ja tuntea viljelyn tila, ehdollistunut väliaineen käsittely ja sairaudet/olosuhteet, jotka reagoivat tiettyyn ehdollistettuun väliainekäsittelyyn. Kun eri sytokiinien pitoisuus tietyssä ehdollistuneessa väliaineessa tunnetaan, voidaan määrittää ehdollistuneen väliaineen tulos tietyssä sairaudessa/tilassa, ja tapa translaatioon potilaille on avoin.

VEGF-tasoa analysoivista tutkimuksista voidaan päätellä, että suurin osa kantasoluista erittää VEGF: ää. Koska VEGF: llä on rooli angiogeneesissä, joka on tärkeä loukkaantuneiden/vaurioituneiden kudosten/elinten uudistamisessa, erilaiset kantasoluista johdetut ehdollistetut väliaineet pystyvät parantamaan erilaisia sairauksia ja niillä on enemmän vaikutusta iskemian sairauksiin. Lisäksi VEGF voi estää apoptoosin hypoksisessa tilassa, mikä estää lisävaurioita .

lisäksi FGF2 on tehokkaampi angiogeeninen tekijä kuin VEGF, ja se vaikuttaa lisäksi fibroblastien, preadiposyyttien sekä endoteelin, epiteelin ja hermoston kantasolujen proliferaatioon, neuroharjusta johdettujen glia-ja myogeenisten solujen migraatioon ja neuroepiteelisolujen erilaistumiseen kypsiksi neuroneiksi ja gliasoluiksi .

muut kasvutekijät edistävät vahingoittuneiden/vaurioituneiden kudoselinten uusiutumista painottaen erityisesti proliferaatiota eli pdgf sidekudoksessa, gliasoluissa ja muissa soluissa, EGF mesenkymaali -, glias-ja epiteelisoluissa sekä IGF-I ja IGF-II erilaisissa soluissa . Lisäksi VEGF-perheeseen kuuluva PlGF lisää VEGF: n aktiivisuutta in vitro ja In vivo , KGF estää oksidatiivisen stressin aiheuttamaa epiteelisolukuolemaa , NGF edistää neuriittien kasvua ja hermosolujen selviytymistä , BDNF on neuroprotektiivinen, edistää solujen selviytymistä ja vähentää astrogliaalisen arpien muodostumista, ja jotkut kasvutekijät , kuten HEGF, FGF-7, EGF ja HGF edistävät maksan uudistumista .

tulehdusreaktiota edistäviä sytokiineja , joilla on merkitystä uusiutumisessa , ovat il-1b sen maksan suojaavan roolin vuoksi, IL-8 sen angiogeenisen vaikutuksen vuoksi ja Il-9 haavan paranemista edistävän toiminnan vuoksi . Lisäksi anti-inflammatoriset sytokiinit ehkäisevät tulehdusta ja edistävät maksan uudistumista .

MCSF-reseptori (MCSFR) edistää myelooisen progenitorin, mononukleaaristen fagosyyttien ja istukan trofoblastin kasvua ja kehitystä, ja PDGFR voi olla vuorovaikutuksessa erilaisten signalointimolekyylien tai integriinin kanssa aiheuttaen solujen proliferaatiota , motiliteettia, erilaistumista tai eloonjäämistä apoptoosin eston kautta .

lisäksi yksi tekijä voi edistää useampaa kuin yhtä regeneratiivisen vaikutuksen muotoa, kuten MCP-1, joka osallistuu angiogeneesiin ja maksan suojaustoimintaan . Lisäksi lupaavia tuloksia näyttäneiden eläinkokeiden tulokset ovat erittäin arvokkaita, jotta CM-arvoa voitaisiin käyttää erilaisissa ihmisten sairauksissa.

3.5.1. CM: n tuotanto muunnettavaksi eri ihmisten sairauksiksi

jotta CM: n tuotantomenetelmää voitaisiin käyttää eri ihmisten sairauksissa, CM: n tuotantomenetelmä on standardoitava CM: n tuottamiseen tarvittavien solujen tyypin ja määrän, viljelyaineen ja tilan sekä käsitellyn väliaineen osalta. Lisäksi volyymi ja toimitustapa ovat myös tärkeitä. Koska eri tutkimuksissa käytettiin eri solumääriä ja-tyyppejä sekä erilaisia CM-annoksia, on tärkeää tietää niiden solujen määrä, jotka tuottivat CM: n yhtä sovellusta varten, joka voidaan interpoloida ihmiskokeita varten. Siksi taulukossa 4 tiivistimme kaikki tiedot, joita voidaan tarvita interpolointiin ihmiskokeisiin, eli hoidetut sairaudet, eläimen laji ja ikä tai paino, solutyyppi, viljelyaine ja tila, solujen määrä CM: n tuottamiseksi yhtä levitystä varten, tilavuus ja levitystapa. Lisäksi erilaiset mahdolliset CM: n sovellukset eri olosuhteissa on tiivistetty kuvioon 1.

Kuva 1

erilaisia mahdollisia sovelluksia CM eri olosuhteissa.

lisäksi kääntämistä potilaille varten on erittäin tärkeää analysoida ja huomata eri ehdollistettujen väliaineiden eri sytokiinisisältö. Lisäksi jokaisen ehdollistuneen väliaineen, jonka sytokiinipitoisuus tunnetaan, käyttö eri sairauksiin on validoitava. Lisäksi jokaisen CM: n kohdalla on testattava mahdollisuus edistää olemassa olevaa syöpää, ja ennen CM: n hoitoa on oltava varovainen sen varmistamiseksi, että saaja on vapaa syövästä.

eri CM: n tuotannon edut potilaille ovat lääkeyhtiöiden mahdollisuus massatuotantoon, kun tuotantomenetelmät on standardoitu. Ilmastoidut väliaineet eivät ole kuin kantasoluja, jotka tarvitsevat hyvän tuotantotavan (GMP), jota sovelletaan potilaisiin . Kun CM on pakattu oikein, se voidaan kuljettaa helposti lääkkeinä eikä se tarvitse esimerkiksi kantasolujen tarvitsemaa kylmäsäilytystä. Kantasoluja, jotka saattavat säilyä hengissä melko pitkään, on kuitenkin annettava useammin , koska sytokiinien ja kasvutekijöiden puoliintumisajat ovat useimmiten lyhyempiä, mikä on potilaiden kannalta huono asia, mutta antaa lääkeyhtiöille enemmän voittoa.

4. Päätelmä

erilaisia kantasoluista johdettuja ehdollistuneita väliaineita tuotettiin eri menetelmillä ja prosessoinnilla, ja niitä testattiin eri sairauksilla, ja tulokset olivat enimmäkseen hyviä. On kuitenkin toteutettava standardoituja menetelmiä erilaisten ehdollistettujen väliaineiden tuotantoa varten ja validoitava niiden käyttö eri sairauksiin.

eturistiriidat

kirjoittaja ilmoittaa, ettei tämän paperin julkaisemiseen liity eturistiriitoja.

kuittaus

tämä tutkimus rahoitettiin Indonesian opetus-ja kulttuuriministeriön (Pusnas 2014) tutkimusapurahalla, Sopimus nro 2218/H2. R12 / HKP.05.00/2014.