Prospect of stam Cell Conditioned Medium in Regenerative Medicine

Abstract

Achtergrond. Stamcel-afgeleid geconditioneerd medium heeft een veelbelovend vooruitzicht om te worden geproduceerd als geneesmiddelen voor regeneratieve geneeskunde. Doelstelling. Het onderzoeken van verschillende methoden om stamcel-afgeleid geconditioneerd medium (CM) te verkrijgen om inzicht te krijgen in hun vooruitzicht van toepassing in verschillende ziekten. Methode. Systematische beoordeling met behulp van trefwoorden ” stamcel “en” geconditioneerd medium “of” secretome “en” therapie.”Gegevens met betrekking tot behandelde aandoeningen / ziekten, type cel die werd gekweekt, medium en supplementen op de cultuur van de cellen, cultuur conditie, cm verwerking, groeifactoren en andere afscheidingen die werden geanalyseerd, methode van toepassing, en de uitkomst werden genoteerd, gegroepeerd, getabelleerd, en geanalyseerd. Resultaat. Het merendeel van CM met behulp van studies toonde goede resultaten. Echter, de verschillende CM, zelfs wanneer ze werden afgeleid van dezelfde soort cellen, werden geproduceerd door verschillende conditie, dat wil zeggen, uit verschillende passage, cultuurmedium, en cultuur conditie. De opbrengst van de groeifactor van de verschillende soorten cellen was beschikbaar in sommige studies, en het celaantal dat nodig was om CM voor één toepassing te produceren kon worden berekend. Conclusie. De diverse van stamcel-afgeleide geconditioneerde media werden getest op diverse ziekten en toonden meestal goede resultaten. Er moeten echter gestandaardiseerde productiemethoden en validaties van het gebruik ervan worden uitgevoerd.

1. Inleiding

gegevens over het gebruik van stamcellen bij verschillende ziekten verzamelen zich. Sommige studies rapporteerden gunstige gevolgen van de therapie van de stamcel in degeneratieve ziekten zoals myocardiaal infarct en onthulden dat de stamcellen weefselherstel toe te schrijven aan hun capaciteit veroorzaken om trofische factoren af te scheiden die gunstig effect op het beschadigde weefsel uitoefenen, eerder dan hun capaciteit om in de benodigde cellen te onderscheiden . Diverse studies naar stamcel-afgeleide afgescheiden factoren toonden aan dat de afgescheiden factor alleen zonder de stamcel zelf weefselherstel in diverse voorwaarden kan veroorzaken die weefsel/orgaanschade impliceerden. De afgescheiden factoren worden bedoeld als secretome, microvesicles, of exosome en kunnen in het medium worden gevonden waar de stamcellen worden gekweekt; aldus, wordt het medium genoemd geconditioneerd medium (CM) .

het gebruik van CM bevattende secretoom heeft verscheidene voordelen ten opzichte van het gebruik van stamcellen, aangezien CM gemakkelijker kan worden vervaardigd, gevriesdroogd, verpakt en vervoerd. Bovendien, omdat het verstoken is van cellen, is het niet nodig om de donor en de ontvanger te matchen om afstotingsproblemen te voorkomen. Daarom, stamcel-afgeleid geconditioneerd medium hebben een veelbelovend vooruitzicht om te worden geproduceerd als geneesmiddelen voor regeneratieve geneeskunde.

tot op heden is geen klinisch onderzoek waarbij CM voor een bepaalde ziekte werd gebruikt, gemeld, met uitzondering van twee pilotstudies naar het gebruik van uit vet verkregen mesenchymale stamcel CM voor haarfollikelregeneratie en fractionele koolstofdioxide-resurfacing voor wondgenezing bij de mens, die goede resultaten lieten zien. Het gebruik van CM voor therapie is zeer aantrekkelijk en kan booming in de nabije toekomst, als studies over het gebruik van CM voor verschillende ziekten accumuleren . Geconditioneerd medium bevat verschillende groeifactoren en weefselregeneratieve middelen, die werden afgescheiden door de stamcellen. Het feit dat de stamcellen Diverse de groeifactoren afscheiden werd ook getoond door diverse proteomic studies, die de aanwezigheid van diverse de groeifactoren en andere cytokines in de CM openbaarden .

in verschillende studies werd echter melding gemaakt van het gebruik van verschillende soorten stamcellen en van verschillende methoden om de CM te laten genezen van verschillende soorten degeneratieve ziekten in verschillende diermodellen. Daarom was deze systematische review gericht op het onderzoeken van de verschillende methoden om de CM te krijgen en de verschillende ziekten die werden behandeld, om inzicht te krijgen in de verschillende soorten CM en hun toepassing voordeel bij verschillende ziekten.

2. Materialen en methoden

we hebben “alle tekst” – zoekopdrachten zonder tijdsbeperking uitgevoerd op 23 januari 2014 in Pubmed/Medline met behulp van trefwoorden “stam cell” en “geconditioneerd medium” of “secretome” en “therapie”,” alle tekst ” – zoekopdrachten in Cochrane library (trials) met behulp van trefwoorden “secretome” of “geconditioneerd medium” en “alle tekst” – zoekopdrachten in ClinicalTrials.gov met behulp van trefwoorden ” stamcel “en” geconditioneerde medium “of” secretome “en” therapie.”Daarnaast zijn relevante bestaande artikelen in onze bibliotheek toegevoegd.

inclusiecriteria zijn alle onderzoeken waarbij CM voor een bepaalde ziekte werd gebruikt. Uitsluitingscriteria zijn onderzoeken die geen volledige gegevens bevatten over het model van de aandoening/ziekte van de patiënt, de bron van CM en het resultaat van de behandeling met CM.

het verzamelen van gegevens is als volgt: behandelde aandoeningen/ ziekten, type cel dat werd gekweekt, gedetailleerde samenstelling van medium en supplementen die werden gebruikt om de cellen te kweken, kweekconditie (hypoxie of normoxie) om de CM -, CM-verwerking, groeifactoren en andere secreties die werden geanalyseerd; methode (wijze) van toepassing en resultaat van CM-toepassing werden genoteerd, gegroepeerd en getabelleerd.

de gegevenssynthese is als volgt: de gegevens werden gegroepeerd naar behandelde ziekte-en celtypen die werden gebruikt om de CM te produceren. Verder, om de opbrengst van de groeifactor van de verschillende types van cellen te kennen, indien beschikbaar, werden de niveaus van de groeifactor getabelleerd en gegroepeerd volgens types van cellen die de groeifactor opleverden die geconditioneerd medium bevatten, in verhouding tot het aantal cellen, het type en de duur van de cultuur, en de verwerking van het geconditioneerde medium. Toen de gegevens beschikbaar waren, werd het aantal cellen berekend dat nodig was om de CM voor één toepassing te produceren.

3. Resultaten en discussie

we kregen 39 artikelen die voldeden aan de inclusiecriteria, en 7 werden uitgesloten vanwege onvolledige gegevens. Verschillende aandoeningen/ziekten werden behandeld met verschillende cel-afgeleide CM en vertoonden meestal veelbelovende resultaten (Tabel 1).

de verschillende geconditioneerde media, zelfs wanneer ze werden afgeleid van dezelfde soort cellen, werden geproduceerd door verschillende conditie, dat wil zeggen, uit verschillende passage, aantal cellen, cultuurmedium, en cultuur conditie (Tabel 2). De groeifactor opbrengsten van de verschillende soorten cellen kan worden gezien in Tabel 3, en het aantal cellen dat nodig is om CM te produceren voor één toepassing kan worden gezien in Tabel 4.

verschillende studies toonden aan dat geconditioneerde medium zijn getest in verschillende soorten ziekten / aandoeningen (Tabel 1) , dat wil zeggen, alopecia , acute en chronische achterste ledemaat ischemie , acute en chronische wondgenezing , myocardiaal infarct , acute leverschade/falen , cerebrale schade/ischemie/beroerte , ruggenmerg letsel , long letsel , en botdefect , en toonde verbetering van de Voorwaarden. Bovendien toonde chronische nierziekte die werd behandeld gebruikend menselijke embryonale stamcel-afgeleide mesenchymale stamcel (huESC-MSC) CM verminderde systolische bloeddruk en proteïnurie en verbetering van tubulaire en glomerulaire schade, renale bloedstroom, en glomerulaire filtratiesnelheid . Nefropathie die werd behandeld met CM uit humaan navelstrengbloed onbeperkte somatische stamcel (huUCB-USSC) of muisbeenmerg mesenchymale stamcel (mBM-MSC) CM vertoonde echter geen verbetering in serumureum-en creatininespiegel, histopathologische schade en fysieke activiteitsscore . Bovendien, preventie van kanker gebruikend menselijke mesenchymal stamcellijn CM toonde verhoogde tumorcelproliferatie en vascularisatie .

in de twee gevallen van nierziekte kan worden geconcludeerd dat CM uit hu-ESC-MSC de aandoening kan verbeteren, en het benodigde groeifactor niveau is vermoedelijk voldoende omdat CM-verwerking een 25-tijd concentratiestap omvat . Voor hu-UCB-USSC of mBM-MSC-CM maken het gebrek aan gegevens over CM-verwerking en het groeifactorniveau van de CM verdere analyse echter onmogelijk om te concluderen of het falen om de aandoening te verbeteren te wijten is aan het ontbreken van een bepaalde groeifactor of aan het niveau van groeifactoren dat te laag was om een effect te geven.

3.1. Kweekmedium en Supplement

sommige studies gebruikten foetaal runderserum of een ander supplement met volledig medium, terwijl andere studies gebruik maakten van serumvrije media. Bovendien waren de gebruikte basale media variabel, bijvoorbeeld, aMEM, DMEM, DMEM / F12, M199, EBM2, EGM-2, in vivo 15, of chemisch bepaald medium, en hetzelfde type cel kan worden gekweekt in verschillende soorten basaal medium (Tabel 2). Kweekmedium in in vitro kweek vertegenwoordigt micromilieu in in vivo conditie en kan het cel lot en dus celsecretie bepalen . Daarom kan hetzelfde type cellen verschillende niveaus van groeifactoren afscheiden wanneer zij in verschillend medium werden gekweekt, zoals in Tabel 3 kan worden gezien .

3.2. Kweekduur

de productie van CM varieert in kweekduur van zestien uur tot vijf dagen (Tabel 3). In het geval dat volledig medium werd gebruikt, korte kweekduur zou verlaten bepaalde serum afgeleide groeifactoren die niet werd verbruikt door de cellen en zou kunnen toevoegen aan de groeifactor niveau, of, integendeel, onderdrukken groeifactor secretie door de cellen. De mogelijkheid van de aanwezigheid van residuele groeifactor van het medium kan worden gezien in een studie, die aantoonde dat het medium zonder cel een TGF-B1-niveau van pg/mL bevatte (Tabel 3) .

3.3. Kweekconditie

de meeste studies produceerden CM in een monolaagcultuur, maar in verscheidene studies werd gebruik gemaakt van sferoïdculturen (Tabel 3). Bolvormige culturen hebben een speciale behandeling en apparatuur (spinner kolf) nodig, maar leveren meer cellen in vergelijking met conventionele monolaag culturen, en dus meer afgescheiden factoren (Tabel 4). Bovendien kunnen de cellen die bij het centrum van de sferoïde worden gevestigd in relatieve hypoxic voorwaarde in vergelijking met cellen op de oppervlakte zijn, waardoor bepaalde opbrengst van de groeifactor verder wordt verhoogd.

3.4. De rol van de uitgescheiden Factor bij de verbetering van ziekten

verschillende cytokines werden door stamcellen in de CM uitgescheiden en speelden een rol bij de verbetering van verschillende ziekten/aandoeningen. Deze cytokines kunnen worden gegroepeerd in groeifactoren, pro-inflammatoire en anti-inflammatoire cytokines, en andere cytokines. Diverse studies gebruikten diverse methodes om diverse cytokines in geconditioneerde CM, van de conventionele Elisa analyses aan proteomic het profileren methodes te beoordelen .

3.4.1. Groeifactoren

verder rapporteerden studies die verschillende groeifactoren analyseerden de aanwezigheid van de verschillende groeifactoren, die door verschillende stamcellen werden uitgescheiden in hun geconditioneerde medium (Tabel 3), met uitzondering van humane MSC (Lonza) die geen FGF-2, PDGFBB, BMP-2 en SDF-1 afscheiden, maar wel IGF-1, VEGF, TGF β1 en HGF afscheiden . Bovendien kunnen de verschillende kweekvoorwaarde en het medium verschillende niveaus van afscheidingen van de groeifactor opleveren .

3.4.2. Pro-en ontstekingsremmende Cytokines

3.4.3. Andere Cytokinen

3,5. Vertaling van geconditioneerd Medium gebruik bij patiënten

in geconditioneerd medium kunnen verschillende factoren aanwezig zijn als een cocktail en samen optreden om regeneratie te bevorderen. Daarom is het belangrijk om een volledige reeks van groeifactor en cytokineniveaus voor elk soort van stamcel-afgeleid geconditioneerd medium te analyseren en om de kweekvoorwaarde, geconditioneerde mediumverwerking, en ziekten/voorwaarden te kennen die aan een bepaalde geconditioneerde mediumbehandeling ontvankelijk zijn. Wanneer de inhoud van de verschillende cytokines in een bepaald geconditioneerd medium bekend is, kan het resultaat van het geconditioneerde medium op een bepaalde ziekte/aandoening worden bepaald, en is de weg naar vertaling in patiënten open.

uit studies die VEGF-niveau analyseerden kunnen we concluderen dat de meeste stamcellen VEGF afscheiden. Aangezien VEGF een rol op angiogenese speelt die in regeneratie van verwonde/beschadigde weefsels/organen belangrijk is, kunnen de diverse van stamcel-afgeleide geconditioneerde media diverse ziekten genezen en zullen meer effect op ziekten met ischemie hebben. Bovendien kan VEGF apoptosis in hypoxische voorwaarde verhinderen, waardoor verdere schade wordt verhinderd .

bovendien is FGF2 een potentere angiogene factor in vergelijking met VEGF, met een bijkomend effect op de proliferatie van fibroblasten, preadipocyten en endotheliale, epitheliale en neurale stamcellen, op de migratie van van de neurale crest afgeleide gliale en myogene cellen en op de differentiatie van neuroepitheliale cellen in Rijpe neuronen en gliacellen .

andere groeifactoren dragen bij tot de regeneratie van gewonde/beschadigde weefselorganen, met speciale nadruk op proliferatie, dat wil zeggen PDGF voor bindweefsel -, glial-en andere cellen, EGF voor mesenchymcellen, glial-en epitheliale cellen, en IGF-I en IGF-II voor verschillende soorten cellen . Bovendien, plgf dat een lid van VEGF-familie is verhoogt de activiteit van VEGF in vitro en in vivo , remt KGF oxidatieve spanning veroorzaakte epitheliale celdood, NGF bevordert neurietuitgroei en neurale celoverleving , BDNF is neuroprotective, bevordert celoverleving, en vermindert astrogliale littekenvorming , en sommige de groeifactoren, met inbegrip van HEGF, FGF-7, EGF, en HGF bevorderen leverregeneratie .

pro-inflammatoire cytokines die een rol spelen bij de regeneratie zijn IL-1b vanwege zijn leverbeschermende rol , IL-8 vanwege zijn angiogene activiteit en IL-9 vanwege de wondgenezingsbevorderende activiteit . Bovendien voorkomen ontstekingsremmende cytokines ontstekingen en bevorderen ze leverregeneratie .

MCSF-receptor (MCSFR) bevordert de groei en ontwikkeling van myeloïde voorlopercellen, mononucleaire fagocyten en placenta-trofoblast, en PDGFR kan interageren met verschillende signaalmoleculen of integrine om celproliferatie , motiliteit, differentiatie of overleving te veroorzaken door remming van apoptose .

bovendien kan één factor bijdragen tot meer dan één wijze van regeneratieve werking, zoals MCP-1 die betrokken is bij angiogenese en leverbeschermingsactiviteit . Verder, voor de productie van CM worden toegepast in verschillende ziekten bij de mens, gegevens uit dierstudies die veelbelovende uitkomst bleek zijn zeer waardevol.

3.5.1. Productie van CM voor vertaling naar verschillende ziekten bij de mens

om CM voor verschillende ziekten bij de mens te gebruiken, moet de productiemethode van CM worden gestandaardiseerd in termen van het type en het aantal cellen dat nodig was voor de productie van CM, kweekmedium en conditie, en geconditioneerde medium verwerking. Daarnaast zijn het volume en de wijze van levering ook belangrijk. Aangezien verschillende studies verschillende aantallen en type cellen en verschillende dosissen CM gebruikten, is het belangrijk om het aantal cellen te kennen dat de CM voor één toepassing opleverde, die voor menselijke studies kan worden geïnterpoleerd. Daarom hebben we in Tabel 4 alle gegevens samengevat die nodig kunnen zijn voor interpolatie in humane studies, dat wil zeggen, behandelde ziekten, soort en leeftijd of lichaamsgewicht van het dier, type cel, kweekmedium en conditie, aantal cellen om CM te produceren voor één toepassing, volume en wijze van toepassing. Bovendien zijn verschillende mogelijke toepassingen van CM voor verschillende aandoeningen samengevat in Figuur 1.

figuur 1

diverse mogelijke toepassingen van CM voor verschillende omstandigheden.

bovendien is het voor de vertaling naar patiënten zeer belangrijk om de verschillende cytokine-inhoud van de verschillende geconditioneerde media te analyseren en op te merken. Verder moet voor elk geconditioneerd medium met bekend cytokinegehalte validatie van het gebruik ervan op verschillende ziekten worden uitgevoerd. Ten slotte moet de mogelijkheid van bevordering van bestaande kanker op elke CM worden getest en moet vóór de behandeling met CM voorzichtigheid worden betracht om er zeker van te zijn dat de ontvanger vrij is van kanker.

voordelen van de productie van verschillende CM voor patiënten liggen in de mogelijkheid van massaproductie door farmaceutische bedrijven, wanneer de productiemethoden zijn gestandaardiseerd. Geconditioneerde media zijn niet zoals stamcellen die een goede productiepraktijk (GMP) – faciliteit nodig hebben om op patiënten te worden toegepast . Wanneer CM goed is verpakt, kan het gemakkelijk als drugs worden getransporteerd en heeft geen cryopreservatie nodig, zoals dat de stamcellen nodig hebben. In vergelijking met stamcellen die een vrij lange periode kunnen overleven, moet CM echter vaker worden gegeven, omdat de halfwaardetijden van cytokines en groeifactoren meestal korter zijn , wat een nadeel is voor de patiënten, maar meer winst zal opleveren voor farmaceutische bedrijven.

4. Conclusie

verschillende geconditioneerde media met stamcellen werden geproduceerd volgens verschillende methoden en procedés en getest op verschillende ziekten en vertoonden meestal goede resultaten. Echter, gestandaardiseerde methoden voor verschillende geconditioneerde media Productie en validaties van hun gebruik op verschillende ziekten moeten worden uitgevoerd.

belangenconflict

de auteur verklaart dat er geen belangenconflict is met betrekking tot de publicatie van dit artikel.

erkenning

deze studie werd gefinancierd door de onderzoekssubsidie van het Indonesische ministerie van Onderwijs en cultuur (Pusnas 2014), Contract nr. 2218/H2. R12 / HKP.05.00/2014.