perspectiva mediului condiționat de celule Stem în medicina regenerativă

rezumat

context. Mediul condiționat derivat din celule Stem are o perspectivă promițătoare de a fi produs ca produse farmaceutice pentru medicina regenerativă. Obiectiv. Pentru a investiga diferite metode pentru a obține mediu condiționat derivat din celule stem (CM) pentru a obține o perspectivă asupra perspectivei lor de aplicare în diferite boli. Metode. Revizuire sistematică folosind cuvinte cheie” celule stem “și” mediu condiționat “sau” secretom “și” terapie.”Datele privind condițiile/bolile tratate, tipul de celulă care a fost cultivată, mediul și suplimentele la cultura celulelor, starea culturii, prelucrarea CM, factorii de creștere și alte secreții care au fost analizate, metoda de aplicare și rezultatul au fost notate, grupate, tabelate și analizate. Rezultate. Cele mai multe dintre CM folosind studii au arătat rezultate bune. Cu toate acestea, diferitele CM, chiar și atunci când au fost derivate din același tip de celule, au fost produse de condiții diferite, adică de la diferite pasaje, medii de cultură și condiții de cultură. Randamentele factorului de creștere ale diferitelor tipuri de celule au fost disponibile în unele studii, iar numărul de celule care era necesar pentru a produce CM pentru o singură aplicație ar putea fi calculat. Concluzie. Diferite medii condiționate derivate din celule stem au fost testate pe diferite boli și au prezentat în mare parte rezultate bune. Cu toate acestea, trebuie efectuate metode standardizate de producție și validări ale utilizării acestora.

1. Introducere

se acumulează date privind utilizarea celulelor stem în diferite boli. Unele studii au raportat efecte benefice ale terapiei cu celule stem în bolile degenerative, cum ar fi infarctul miocardic și au arătat că celulele stem provoacă repararea țesuturilor datorită capacității lor de a secreta factori trofici care exercită un impact benefic asupra țesutului deteriorat, mai degrabă decât capacitatea lor de a se diferenția în celulele necesare . Diverse studii asupra factorilor secretați derivați din celule stem au arătat că factorul secretat singur, fără celula stem în sine, poate provoca repararea țesuturilor în diferite condiții care au implicat leziuni ale țesuturilor/organelor. Factorii secretați sunt denumiți secretom, microvesicule sau exozomi și pot fi găsiți în mediul în care sunt cultivate celulele stem; astfel, mediul se numește mediu condiționat (CM) .

utilizarea secretomului care conține CM are mai multe avantaje în comparație cu utilizarea celulelor stem, deoarece CM poate fi fabricat, liofilizat, ambalat și transportat mai ușor. Mai mult, deoarece este lipsit de celule; nu este nevoie să se potrivească donatorului și destinatarului pentru a evita problemele de respingere. Prin urmare, mediul condiționat derivat din celule stem are o perspectivă promițătoare de a fi produs ca produse farmaceutice pentru medicina regenerativă.

până în prezent, nu a fost raportat niciun studiu clinic care să utilizeze CM pentru o anumită boală, cu excepția a două studii pilot privind utilizarea cm de celule stem mezenchimale derivate din adipoză pentru regenerarea foliculului de păr și refacerea fracționată a dioxidului de carbon vindecarea rănilor la om, care a arătat rezultate bune. Utilizarea CM pentru terapie este foarte atrăgătoare și poate fi în plină expansiune în viitorul apropiat, deoarece se acumulează studii privind utilizarea CM pentru diferite boli . Mediul condiționat conține diverși factori de creștere și agenți regenerativi ai țesuturilor, care au fost secretați de celulele stem. Faptul că celulele stem secretă diverși factori de creștere a fost demonstrat și de diferite studii proteomice, care au relevat prezența diferiților factori de creștere și a altor citokine în CM .

cu toate acestea, diverse studii au raportat utilizarea diferitelor tipuri de celule stem și diverse metode pentru a obține CM pentru a vindeca diferite tipuri de boli degenerative în diferite modele animale. Prin urmare, această revizuire sistematică a avut ca scop investigarea diferitelor metode de obținere a CM și a diferitelor boli care au fost tratate, pentru a obține o perspectivă asupra diferitelor tipuri de CM și beneficiile aplicării lor în diferite boli.

2. Materiale și metode

am efectuat căutări “tot textul” fără restricții de timp pe 23 ianuarie 2014, în Pubmed / Medline folosind cuvinte cheie “celule stem” și “mediu condiționat “sau” secretome “și” terapie”, căutări” tot textul ” în Biblioteca Cochrane (studii) folosind cuvinte cheie “secretome” sau “mediu condiționat” și căutări “tot textul” în Biblioteca Cochrane (studii) folosind cuvinte cheie “secretome” sau “mediu condiționat” ClinicalTrials.gov folosind cuvinte cheie” celule stem “și” mediu condiționat “sau” secretom “și” terapie.”În plus, au fost adăugate articole relevante existente în biblioteca noastră.

criteriile de includere sunt toate studiile care au folosit CM pentru o anumită boală. Criteriile de excludere sunt studii care nu conțin date complete privind starea subiectului/modelul bolii, sursa CM și rezultatul tratamentului cu CM.

colectarea datelor este următoarea: condițiile/bolile tratate, tipul de celulă care a fost cultivată, compoziția detaliată a mediului și a suplimentelor care au fost utilizate pentru cultura celulelor, starea de cultură (hipoxie sau normoxie) pentru a obține CM, procesarea CM, factorii de creștere și alte secreții care au fost analizate; metoda (modul) de aplicare și rezultatul aplicării CM au fost notate, grupate și tabelate.

sinteza datelor este după cum urmează: datele au fost grupate în funcție de boala tratată și tipurile de celule care au fost utilizate pentru a produce CM. Mai mult, pentru a cunoaște randamentele factorului de creștere ale diferitelor tipuri de celule, atunci când sunt disponibile, nivelurile factorului de creștere au fost tabelate și grupate în funcție de tipurile de celule care au dat factorul de creștere care conține mediu condiționat, în raport cu numărul de celule, tipul și durata culturii și prelucrarea mediului condiționat. Când datele au fost disponibile, a fost calculat numărul de celule necesare pentru a produce CM pentru o aplicație.

3. Rezultate și discuții

am obținut 39 de articole care îndeplineau criteriile de includere, iar 7 au fost excluse din cauza datelor incomplete. Diferite afecțiuni / boli au fost tratate prin diferite CM derivate din celule și au prezentat în mare parte rezultate promițătoare (Tabelul 1).

diferitele medii condiționate, chiar și atunci când au fost derivate din același tip de celule, au fost produse de condiții diferite, adică din pasaje diferite, număr de celule, mediu de cultură și condiții de cultură (Tabelul 2). Randamentele factorului de creștere ale diferitelor tipuri de celule pot fi văzute în tabelul 3, iar numărul de celule care este necesar pentru a produce CM pentru o aplicație poate fi văzut în tabelul 4.

diverse studii au arătat că mediul condiționat a fost testat în diferite tipuri de boli/afecțiuni (Tabelul 1) , adică alopecie, ischemie acută și cronică a membrelor posterioare , vindecarea acută și cronică a rănilor , infarct miocardic , leziuni hepatice acute/insuficiență , leziuni cerebrale/ischemie/accident vascular cerebral , leziuni ale măduvei spinării , leziuni pulmonare și defecte osoase și a arătat îmbunătățirea condițiilor. Mai mult, boala renală cronică care a fost tratată folosind celule stem mezenchimale derivate din celule stem embrionare umane (huESC-MSC) CM a arătat scăderea tensiunii arteriale sistolice și a proteinuriei și îmbunătățirea leziunilor tubulare și glomerulare, a fluxului sanguin renal și a ratei de filtrare glomerulară . Cu toate acestea, nefropatia care a fost tratată utilizând CM din sângele ombilical uman fără restricții celule stem somatice (huUCB-USSC) sau celule stem mezenchimale din măduva osoasă de șoarece (mBM-MSC) CM nu a prezentat îmbunătățiri ale nivelului seric de uree și creatinină, leziuni histopatologice și scorul activității fizice . Mai mult decât atât, prevenirea cancerului folosind linia de celule stem mezenchimale umane cm a arătat creșterea proliferării celulelor tumorale și vascularizarea .

în cele două cazuri de boală renală, se poate concluziona că CM de la hu-ESC-MSC poate îmbunătăți starea, iar nivelul factorului de creștere necesar este probabil suficient, deoarece procesarea CM Include o etapă de concentrare de 25 de timp . Cu toate acestea, pentru hu-UCB-USSC sau mBM-MSC-CM, lipsa datelor privind prelucrarea CM și nivelul factorului de creștere al CM împiedică o analiză suplimentară pentru a concluziona dacă incapacitatea de a îmbunătăți starea se datorează lipsei unui anumit factor de creștere sau datorită nivelului factorilor de creștere prea scăzut pentru a produce un efect.

3.1. Mediu de cultură și supliment

unele studii au utilizat ser fetal bovin sau alt supliment care conține mediu complet, în timp ce alte studii au utilizat medii fără ser. Mai mult, mediile bazale utilizate au fost variabile, de exemplu, aMEM, DMEM, DMEM/F12, M199, EBM2, EGM-2, in vivo 15 sau mediu definit chimic și același tip de celulă ar putea fi cultivat în diferite tipuri de mediu bazal (Tabelul 2). Mediul de cultură în cultura in vitro reprezintă micromediul în condiții in vivo și poate determina soarta celulelor și, prin urmare, secreția celulară . Prin urmare, același tip de celule poate secreta niveluri diferite de factori de creștere atunci când au fost cultivate în medii diferite, așa cum se poate observa în tabelul 3 .

3.2. Durata culturii

producția de CM variază în funcție de durata culturii de la șaisprezece ore la cinci zile (Tabelul 3). În cazul în care s-a utilizat un mediu complet, durata scurtă a culturii ar putea lăsa anumiți factori de creștere derivați din ser care nu au fost consumați de celule și ar putea adăuga la nivelul factorului de creștere sau, dimpotrivă, ar suprima secreția factorului de creștere de către celule. Posibilitatea prezenței factorului de creștere rezidual din mediu poate fi observată într-un studiu, care a arătat că mediul fără celulă conținea un nivel TGF-b1 de pg/mL (Tabelul 3) .

3.3. Condiție de cultură

majoritatea studiilor au produs CM în cultura monostrat, dar mai multe studii au utilizat culturi sferoide (Tabelul 3). Culturile sferoide necesită o manipulare și un echipament special (balon spinner), dar produc mai multe celule în comparație cu culturile monostrat convenționale și, prin urmare, mai mulți factori secretați (Tabelul 4). În plus, celulele situate în centrul sferoidului pot fi în stare hipoxică relativă în comparație cu celulele de la suprafață, crescând astfel și mai mult randamentul anumitor factori de creștere.

3.4. Rolul factorului secretat în ameliorarea bolilor

diferite citokine au fost secretate de celulele stem în CM și au jucat un rol în îmbunătățirea diferitelor boli/afecțiuni. Aceste citokine pot fi grupate în factori de creștere, citokine proinflamatorii și antiinflamatorii și alte citokine. Diferite studii au folosit diferite metode pentru a evalua diferite citokine în CM condiționat, de la testele ELISA convenționale la metodele de profilare proteomică .

3.4.1. Factori de creștere

mai mult, studiile care au analizat diverși factori de creștere au raportat prezența diferiților factori de creștere, care au fost secretați de diferite celule stem în mediul lor condiționat (Tabelul 3), cu excepția MSC uman (Lonza) care nu au secretat FGF-2, PDGFBB, BMP-2 și SDF-1, dar au secretat IGF-1, VEGF, TGF inkt1 și HGF . Mai mult, condițiile de cultură diferite și mediul pot produce niveluri diferite de secreții ale factorului de creștere .

3.4.2. Citokine pro-și antiinflamatoare

3.4.3. Alte Citokine

3.5. Traducere Mediu condiționat utilizare la pacienți

în mediu condiționat, diferiți factori pot fi prezenți ca un cocktail și pot acționa în mod concertat pentru a promova regenerarea. Prin urmare, este important să se analizeze un set complet de niveluri de factor de creștere și citokine pentru fiecare tip de mediu condiționat derivat din celule stem și să se cunoască starea culturii, procesarea mediului condiționat și bolile/condițiile care răspund la un anumit tratament mediu condiționat. Când se cunoaște conținutul diferitelor citokine într-un anumit mediu condiționat, se poate determina rezultatul mediului condiționat asupra unei anumite boli/afecțiuni, iar modul de traducere la pacienți este deschis.

din studiile care au analizat nivelul VEGF putem concluziona că majoritatea celulelor stem secretă VEGF. Deoarece VEGF joacă un rol asupra angiogenezei, care este important în regenerarea țesuturilor/organelor rănite/deteriorate, diferite medii condiționate derivate din celule stem sunt capabile să vindece diferite boli și vor avea un impact mai mare asupra bolilor cu ischemie. În plus, VEGF poate preveni apoptoza în stare hipoxică, prevenind astfel deteriorarea ulterioară .

mai mult, FGF2 este un factor angiogenic mai puternic comparativ cu VEGF, cu efect suplimentar asupra proliferării fibroblastelor, preadipocitelor și celulelor stem endoteliale, epiteliale și neuronale, asupra migrării celulelor gliale și miogene derivate din creasta neuronală și asupra diferențierii celulelor neuroepiteliale în neuroni maturi și celule gliale .

alți factori de creștere contribuie la regenerarea organelor țesutului rănit/deteriorat, cu accent special pe proliferare, adică PDGF pentru țesutul conjunctiv, glial și alte celule, EGF pentru celulele mezenchimale, gliale și epiteliale și IGF-I și IGF-II pentru diferite tipuri de celule . În plus , PlGF care este membru al familiei VEGF crește activitatea VEGF in vitro și in vivo , kgf inhibă moartea celulelor epiteliale induse de stresul oxidativ , NGF promovează creșterea neuritului și supraviețuirea celulelor neuronale, BDNF este neuroprotector, promovează supraviețuirea celulelor și reduce formarea cicatricilor astrogliale , iar unii factori de creștere, inclusiv HEGF, FGF-7, EGF și HGF promovează regenerarea ficatului .

citokinele proinflamatorii care joacă un rol în regenerare sunt IL-1b datorită rolului său protector hepatic , IL-8 datorită activității sale angiogene și IL-9 datorită activității de promovare a vindecării rănilor . În plus, citokinele antiinflamatorii previn inflamația și promovează regenerarea ficatului .

receptorul MCSF (MCSFR) promovează progenitorul mieloid, fagocitul mononuclear și creșterea și dezvoltarea trofoblastului placentar, iar PDGFR poate interacționa cu diferite molecule de semnalizare sau integrină pentru a provoca proliferarea , motilitatea, diferențierea sau supraviețuirea celulelor prin inhibarea apoptozei .

mai mult, un factor poate contribui la mai mult de un mod de acțiune regenerativă, cum ar fi MCP-1 Care este implicat în angiogeneza și activitatea de protecție a ficatului . Mai mult, pentru ca producția de CM să fie aplicată în diferite boli umane, datele din studiile pe animale care au arătat rezultate promițătoare sunt foarte valoroase.

3.5.1. Producția de CM pentru traducerea în diferite boli umane

pentru a utiliza CM pentru diferite boli umane, metoda de producție a CM trebuie să fie standardizată în ceea ce privește tipul și numărul de celule care au fost necesare pentru a produce CM, mediu de cultură și condiție și mediu condiționat prelucrare. În plus, volumul și modul de livrare sunt, de asemenea, importante. Deoarece diferite studii au folosit diferite numere și tipuri de celule și diferite doze de CM, este important să se cunoască numărul de celule care au dat CM pentru o singură aplicație, care poate fi interpolată pentru studii umane. Prin urmare, în tabelul 4 am rezumat toate datele care pot fi necesare pentru interpolarea în studiile umane, adică bolile care au fost tratate, specia și vârsta sau greutatea corporală a animalului, tipul de celulă, mediul de cultură și starea, Numărul de celule pentru a produce CM pentru o aplicație, volumul și modul de aplicare. Mai mult, diferite aplicații posibile ale CM pentru diferite condiții sunt rezumate în Figura 1.

Figura 1

diverse aplicații posibile ale CM pentru diferite condiții.

în plus, pentru traducerea la pacienți, este foarte important să se analizeze și să se noteze diferitele conținuturi de citokine ale diferitelor medii condiționate. Mai mult, pentru fiecare mediu condiționat cu conținut cunoscut de citokine, trebuie efectuată validarea utilizării sale pe diferite boli. În cele din urmă, posibilitatea promovării cancerului existent ar trebui testată pentru fiecare CM și trebuie luată precauție înainte de terapia CM pentru a se asigura că destinatarul nu are cancer.

avantajele producției de diferite CM pentru pacienți constau în posibilitatea producției în masă de către companiile farmaceutice, atunci când metodele de producție au fost standardizate. Mediile condiționate nu sunt ca celulele stem care au nevoie de o bună practică de fabricație (GMP) pentru a fi aplicate pacienților . Când CM a fost ambalat corespunzător, acesta poate fi transportat cu ușurință ca medicamente și nu are nevoie de crioconservare, cum ar fi cea de care au nevoie celulele stem. Cu toate acestea, în comparație cu celulele stem care pot supraviețui o perioadă destul de lungă, CM trebuie administrat mai frecvent , deoarece timpul de înjumătățire al citokinelor și al factorilor de creștere sunt în mare parte mai scurte, ceea ce reprezintă un dezavantaj pentru pacienți, dar va oferi mai mult profit companiilor farmaceutice.

4. Concluzie

diverse medii condiționate derivate din celule stem au fost produse prin diferite metode și prelucrări și testate pe diferite boli și au prezentat în mare parte rezultate bune. Cu toate acestea, trebuie efectuate metode standardizate pentru diferite producții media condiționate și validări ale utilizării lor pe diferite boli.

Conflict de interese

autorul declară că nu există niciun conflict de interese în ceea ce privește publicarea acestei lucrări.

recunoaștere

acest studiu a fost finanțat prin grant de cercetare de la Ministerul indonezian al Educației și culturii (Pusnas 2014), Contract nr. 2218/H2.R12/HKP.05.00/2014.