Nina Krešić*, Ivana Šimić, Ivana Lojkić i Tomislav Bedeković
Dr. sc. Nina KREŠIĆ*, dr. med. vet., asistentica (dopisni autor, email: lemo@veinst.hr), dr. sc. Tomislav BEDEKOVIĆ, dr. med. vet., viši znanstveni suradnik, dr. sc. Ivana LOJKIĆ, prof. biol., znanstvena savjetnica, Ivana ŠIMIĆ, dr. med. vet., asistentica, Hrvatski veterinarski institut, Zagreb, Hrvatska
SažetakUvodMatične stanice podrijetlom iz masnog tkivaTerapijski potencijal matičnih stanica iz masnog tkivaOdgovor organizma na terapiju stanicamaImunološki odgovor domaćinaMehanizmi navođenjaDiferencijacija implantiranih stanicaMatične stanice na Hrvatskom veterinarskom institutuLiteraturaAbstract
Sažetak
U brzani razvoj regenerativne veterinarske medicine, usmjerene na iskorištavanje sposobnosti adultnih matičnih stanica i organizma za obnavljanjem oštećenih stanica, tkiva i organa, zahtijeva pouzdan izvor matičnih stanica. Masno tkivo predstavlja obilat, pristupačan i bogat izvor adultnih matičnih stanica koje pružaju brojne mogućnosti za aplikaciju u regenerativnoj veterinarskoj medicini.
Mezenhimske matične stanice izdvojene iz masnog tkiva (adipose derived – mesenchymal stem cells – AD-MSCs) adheriraju na plastiku, sposobne su se diferencirati u različite stanične linije (adipocite, osteoblaste, hondrocite, miocite, neuralne stanice), a detaljno se karakteriziraju ekspresijom specifičnih površinskih staničnih biljega. Zahvaljujući svojim osobinama i masnom tkivu kao zahvalnom izvoru, zanimanje za AD-MSCs raste u istraživačkim i kliničkim krugovima.
Ključne riječi: matične stanice; masno tkivo; terapijski potencijal; veterinarska medicina
Uvod
Matične se stanice dijele na embrionalne i adultne matične stanice.
Mezenhimske matične stanice (MSCs) definirane su kao adultne matične stanice mezodermalnog podrijetla i izvanredne plastičnosti. MSCs obitavaju u perivaskularnoj niši te se na taj način objašnjava njihova prisutnost u gotovo svim organima i tkivima. Smatra se da su izvedene od pericita, perivaskularnih stanica koje obavijaju endotelne stanice u krvnim žilama (Marx i sur., 2015.). MSCs se nalaze u mnogim adultnim tkivima (masnom tkivu, dermisu, periostu), u perifernoj krvi, menstrualnoj krvi, sinovijalnoj tekućini te u organima (jetra, slezena, pluća) (Da Silva Meirelles i sur., 2006., Kassis i sur., 2006., Zou i sur., 2010., Baer i Geiger 2012.) i predstavljaju atraktivnu kategoriju za regenerativnu medicinu i staničnu terapiju (Mimeault i Batra, 2008., Strauer i sur., 2009., Martinello i sur., 2011.).
MSCs posjeduju snažan potencijal samoobnavljanja, pokazuju stalan rast i sposobne su se in vitro diferencirati u brojne specijalizirane stanične tipove (Zuk i sur., 2002., Yamamoto i sur., 2007., Marinello i sur., 2011.). Međunarodno društvo za staničnu terapiju (International Society for Cell Therapy – ISCT) odredilo je kriterije za definiranje matičnih stanica.
Prvi se odnosi na sposobnost prianjanja matičnih stanica na dno plastične boce tijekom kultivacije. Drugi kriterij je sposobnost diferencijacije in vitro u osteoblaste, adipocite i/ili hondroblaste.
Završno, stanice moraju eksprimirati površinske biljege CD73, CD90 i CD105 i ne smiju eksprimirati (>95% stanica u kulturi) površinske biljege CD14 ili CD11b, CD34, CD45, CD19 ili CD79 alfa (Dominici i sur., 2006., Marx i sur., 2015.).
Matične stanice podrijetlom iz masnog tkiva
Terapijski potencijal matičnih stanica iz masnog tkiva
Dva su osnovna pristupa:
- Korištenje stromalne vaskularne frakcije (SVF)
- Korištenje MSCs nakon umnažanja u kulturi stanica.
Stromalna vaskularna frakcija (SVF) dobije se podvrgavanjem masnog tkiva enzimskoj razgradnji kolagenazom pri čemu se oslobađaju pojedinačne stanice nazočne u masnom tkivu.
Centrifugiranjem se odvajaju zreli adipociti i pelet s preostalim stanicama koje nazivamo SVF. Stanice SVF-e se izbroje i resuspendiraju u mediju ili fosfatnom puferu i administriraju pacijentu u prethodno određenom broju i volumenu (Marx i sur., 2015.).
Umnažanje u kulturi podrazumijeva uzgajanje nasađenih stanica SVF-e u bočicama za staničnu kulturu na 37°C s 5% CO2. Neadherentne stanice se uklone izmjenom hranjivog medija nakon 48h. Stanice koje su adherirale na podlogu nastavljaju se umnažati uz mijenjanje hranjivog medija svaka 3-4 dana. Na ovaj način dobije se pročišćena populacija MSCs koje se dalje mogu umnažati, smrzavati, imunofenotipizirati te analizirati. Za terapeutske svrhe nije poželjna dugotrajna kultivacija ovih stanica.
Istraživanja primjene matičnih stanica u kućnih ljubimaca se još uvijek provode (Martinello i sur., 2011.). Učestali poremećaji mišićno-koštanog sustava s oštećenjima zglobne hrskavice kod pasa, a za koja postojeće terapijske strategije imaju vrlo mali učinak, ubrzalo je izdvajanje i uporabu psećih MSCs (Bakker i sur., 2013.). Istraživanja primjene MSCs provedena su u pasa s degenerativnim oštećenjima intervertebralnog diska, pasa s ozljedama kralježničke moždine.
Proučava se sposobnost regeneracije mišićnog tkiva, osobito kardiomiocita, liječenje stanja kakvo je osteoartritis (Bakker i sur., 2013.).
Odgovor organizma na terapiju stanicama
- Imunološki odgovor domaćina na implantirane stanice
- Mehanizmi navođenja stanice na mjesto ozljede
- Diferencijacija implantiranih stanica pod utjecajem lokalnih signala (Barry i Murphy, 2004.).
Imunološki odgovor domaćina
Poznato je da su MSCs slabo imunogene, da djeluju imunosupresivno prema B limfocita, NK stanica, dendritičkih stanica, neutrofila na različite načine (Wada i sur., 2000.). Intravenoznom administracijom alogeneičkih MSCs kod životinjskih modela uočena je znatna supresija imunoloških reakcija primatelja nakon transplantacije, kod autoimunih bolesti kao i bolesti kod kojih je u osnovi upala (Wada i sur., 2000.).
Slaba imunogenost matičnih stanica pripisuje se vrlo niskoj ekspresiji MHC I, nedostatku kostimulirajućih CD80, CD86 i CD40 (Herrero i Pérez-Simón, 2010.), nedostatku MHC II i izlučivanju cijelog spektra biomolekula i faktora rasta kroz koje ostvaruju svoje djelovanje (Marx i sur., 2015.).
Mehanizmi navođenja
MSCs imaju izvanrednu sposobnost migracije na mjesto ozljede nakon intravenozne primjene što je potvrđeno studijama u slučajevima frakture, infarkta miokarda (Shake i sur., 2002., Barry i Murphy, 2004.), ishemične ozljede mozga (Wang i sur., 2002., Barry i Murphy, 2004.). Intraartikularna primjena nakon traumatske ozljede koljena rezultirala reparacijom oštećene hrskavice i meniska (Murphy i sur., 2003.). Mehanizmi kojim se MSCs navode na mjesto ozljede još uvijek se istražuju, a uočeno je da se ta izvanredna osobina MSCs dugotrajnom kultivacijom u kulturi stanica smanjuje.
Diferencijacija implantiranih stanica
Matične stanice na Hrvatskom veterinarskom institutu
Literatura [… prikaži]
Mesenchymal stem cells in veterinary medicine
Nina KREŠIĆ, DVM, Assistant, Ivana LOJKIĆ, BSc, Scientific Advisor, Ivana ŠIMIĆ, DVM, Assistant, Tomislav BEDEKOVIĆ, DVM, PhD, Senior Scientific Advisor, Croatian Veterinary Institute, Zagreb, Croatia
R egenerative veterinary medicine exploits the ability of adult stem cells and the organism to regenerate damaged cells, tissues and organs, requires a reliable source of stem cells. Adipose tissue is a rich, accessible and abundant source of adult stem cells, providing many opportunities for applications in regenerative veterinary medicine. Adipose derived mesenchymal stem cells (AD-MSCs) adhere to plastic, differentiate into different cell lines (adipocytes, osteoblasts, chondrocytes, myocytes, neuronal cells), and are characterized by the expression of specific cell surface markers. AD-MSCs continue to raise interest within the scientific and clinical community.
Key words: stem cells; adipose tissue, therapeutic potential; veterinary medicine