Terapeutické využitie mezenchymálnych kmeňových buniek prekondiciovaných pomocou externých faktorov

Vedecký kolektív Národného ústavu reumatických chorôb v rámci udržateľnosti projektu CEMBAM – Centrum medicínskeho bioaditívneho výskumu a výroby, operačného programu Integrovaná infraštruktúra, spolufinancovaného Európskym fondom regionálneho rozvoja publikoval v apríli 2024 odborný článok s názvom „Therapeutic applications of mesenchymal/medicinal stem/signaling cells preconditioned with external factors: Are there more efficient approaches to utilize their regenerative potential?“ v karentovanom vedeckom časopise Life Sciences. Článok sa zaoberá stratégiami stimulujúcimi biologický potenciál mezenchymálnych kmeňových buniek, ktoré sú nevyhnutné pre aplikáciu týchto buniek do klinickej praxe. Nakoľko je známe, že s pribúdajúcim vekom jedinca, ako aj s rozvinutosťou ochorenia dochádza k oslabovaniu biologických vlastností týchto buniek. Prinášame abstrakt článku v anglickej aj slovenskej verzii.

Authors/ Autori: Magdaléna Strečanská, Tatiana Sekeľová, Mária Csöbönyeiová, Ľuboš Danišovič, Michaela Čeháková

Abstract: Mesenchymal/medicinal stem/signaling cells (MSCs) have emerged as a promising treatment option for various disorders. However, the donor’s age, advanced stage of disease, and prolonged in vitro expansion often diminish the innate regenerative potential of MSCs. Besides that, the absence of MSCs’ comprehensive “pre-admission testing” can result in the injection of cells with reduced viability and function, which may negatively affect the overall outcome of MSC-based therapies. It is, therefore, essential to develop effective strategies to improve the impaired biological performance of MSCs. This review focuses on the comprehensive characterization of various methods of external MSCs stimulation (hypoxia, heat shock, caloric restriction, acidosis, 3D culture, and application of extracellular matrix) that augment their medicinal potential. To emphasize the significance of MSCs priming, we summarize the effects of individual and combined preconditioning approaches, highlighting their impact on MSCs’ response to either physiological or pathological conditions. We further investigate the synergic action of exogenous factors to maximize MSCs’ therapeutic potential. Not to omit the field of tissue engineering, the application of pretreated MSCs seeded on scaffolds is discussed as well.

Abstrakt: Mezenchymálne/medicinálne kmeňové/signálne bunky (MSCs) sa ukázali ako sľubná možnosť liečby rôznych ochorení. Vek darcu, pokročilé štádium ochorenia a predĺžená expanzia in vitro však často znižujú vrodený regeneračný potenciál MSCs. Okrem toho absencia komplexného testovania MSCs pred ich aplikáciou môže viesť k podaniu buniek so zníženou životaschopnosťou a funkciou, čo môže negatívne ovplyvniť celkový výsledok terapií založených na MSCs. Je preto nevyhnutné vyvinúť účinné stratégie na zlepšenie biologického potenciálu MSCs. Tento prehľad sa zameriava na komplexnú charakteristiku rôznych metód externej stimulácie MSCs (hypoxia, tepelný šok, kalorická reštrikcia, acidóza, 3D kultivácia a využitie extracelulárnej matrice), ktoré zvyšujú ich terapeutický potenciál. Aby sme zdôraznili význam primingu MSCs, sumarizujeme účinky individuálnych a kombinovaných prekondiciačných prístupov, pričom zdôrazňujeme ich vplyv v kontexte fyziologického aj patologické mikroprostredia MSCs. Ďalej skúmame synergické pôsobenie exogénnych faktorov pre maximalizáciu terapeutického potenciálu MSCs. Aby sme nevynechali oblasť tkanivového inžinierstva, diskutuje sa aj o aplikácii prekondiciovaných MSCs nasadených na bunkové lešenia - skafoldy.

Obrázok: Faktory ako pokročilý vek, prebiehajúce ochorenie, ale aj dlhodobá bunková expanzia zhoršujú terapeutický potenciál mezenchymálnych kmeňových buniek (MSCs).  Tieto bunky preto môžu byť po izolácii z rôznych zdrojov (napr. kostnej drene, tukového tkaniva alebo pupočníka) a následnej in vitro expanzii/ namnožení podrobené environmentálnemu prekondiciovaniu. Prekondiciovanie zahŕňa krátkodobé vystavenie buniek rôznym podporným faktorom externého prostredia ako hypoxii, tepelnému šoku, acidóze, kalorickej reštrikcii, 3D kultivácii alebo prozápalovým mediátorom. Tieto faktory či už jednotlivo alebo kombinovane prispievajú k zlepšeniu biologických funkcii MSCs (zlepšujú bunkovú viabilitu a prežívanie ako aj ich proliferačnú, migračnú, diferenciačnú, parakrínnu a imunomodulačnú aktivitu a naopak znižujú bunkovú apoptózu a senescenciu). Prekondiciované MSCs s posilnenými terapeutickými vlastnosťami môžu byť následne, samotne alebo po vysiatí na bunkové lešenie - skafold, použité pre bunkovú terapiu s využitím metód tkanivového inžinierstva. Created with BioRender.com.

Celý článok sa nachádza na: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0024320524002376