Strategie terapie kmenovými/progenitorovými buňkami při poranění ledvin

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

ČÁST Ⅳ: Kmenová/progenitorová buňka v ledvině: vlastnosti, navádění, koordinace a údržba

Jiewu Huang, Yaozhong Kong, Chao Xie a Lili Zhou

KLIKNĚTE ZDE PRO ČÁST Ⅲ

• Předběžná úprava

Poledvinazranění, BMSC, EPC, HSC aledvinakmenové/progenitorové buňky migrují do poraněné oblasti, ale místní mikroprostředí může také vést k jejich apoptóze v důsledku ischemie, zánětu, nedostatku kyslíku a výživy a upregulace oxidačního stresu a také imunologické rejekce. Studie ukázaly, že funkce EPC a BMSC u CKD je značně narušena [200-202]. Účinnost kmenových/progenitorových buněk nepochybně primárně závisí na jejich schopnosti migrovat do poraněných oblastí a době jejich přežití. Strategie ke zlepšení navádění kmenových buněk a přežití se zdá být nezbytná.

Předkondicionování kmenových buněk je pro nás slibnou cestou. Tyto strategie zahrnují inkubaci nebo společnou injekci s cytokiny nebo chemickými sloučeninami, stimulaci hypoxie a genetickou modifikaci [203]. Hypoxická nebo ultrazvuková předkondicionace, inkubace s TGF- 1 nebo IGF-1 a souběžná injekce s erytropoetinem může zvýšit expresi CXCR4 v BMSC, což dále podporuje navádění BMSC doledvinapřes osu CXCR4/SDF-1[128,168, 204-210]. Leflunomid také zvyšuje mobilizaci BMSC, HSC a EPC v periferní krvi a podporuje jejich migraci dozraněnýledvina[211]. Hypoxická pre-conditioning upreguluje expresi CXCR7 v BMSC [212] a nejen zlepšuje chemotaxi BMSC, ale také zvyšuje sekreci terapeutických rozpustných faktorů, jako je VEGF, IGF-1, HGF, FGF a angiopoetin a zvyšuje životaschopnost buněk v poraněné oblasti [128,159,213]. Předběžná úprava sevofluranem může také vyvolat ochranné účinky na přežití BMSC minimalizací apoptózy a obnovením ztráty mitochondriálního membránového potenciálu [214]. Erytropoetin může nejen zvýšit proliferaci a ochrannou funkci ledvin BMSC [215,216], ale také chránitledvinaposílením mobilizace a náboru EPC [217,218]. Předběžná léčba statiny zmírňuje oxidační stres, inhibuje zánětlivou odpověď v poraněné ledvině, zvyšuje přežití implantovaných BMSC [219] a také zvyšuje nábor EPC a snižuje apoptózu [220]. Předběžná léčba BMSC melatoninem zvyšuje jejich přežití po migraci do poškozené ledviny [221, 222]. Podávání pioglitazonu by mohlo zlepšit funkci MSC a EPC snížením stresu endoplazmatického retikula a mitochondriální fúze [223-226]. Předběžná léčba inhibitorem dipeptidylpeptidázy-4 sitagliptinem, látkou pro léčbu diabetu 2. typu na bázi inkretinů [227], může zvýšit mobilizaci EPC zvýšením plazmatických koncentrací SDF-1 a může být účinnou strategií léčba diabetické nefropatie [228].

Genetická modifikace je také užitečným způsobem předkondicionování ke zvýšení navádění kmenových buněk do ledvin. CXCR4-nadměrně exprimující BMSC vytvořené lentivirovou infekcí mají silnější schopnost dostat se do ledvin a zesílené parakrinní působení na produkci HGF, BMP-7 a protizánětlivého cytokinu IL-10 [229 ]. BMSC modifikované kallikreinem prostřednictvím lentivirové infekce mají také silnější antioxidační, antiapoptotické, protizánětlivé a angiogenní účinky na poškození ledvin [230]. BMSC s nadměrnou expresí MiR-let7c mohou dodat více miR-let7c prostřednictvím EV do poškozených ledvin, další snížení exprese genů souvisejících s fibrózou a renální fibrózou [231]. MiR-126-nadměrně exprimující BMDC mají zvýšenou schopnost mobilizovat se do poraněných oblastí regulací osy CXCR4/SDF-1 [232].

cistanche pharma specialproledvina

• Aplikace bioaktivních molekul vylučovaných kmenovými/progenitorovými buňkami

Jak je popsáno výše, mnoho studií ukazuje, že bioaktivní molekuly vylučované kmenovými/progenitorovými buňkami také hrají důležitou roli při obnově funkce ledvin. Jejich aplikace by mohla mít řadu výhod v klinických aplikacích, včetně prevence kmenových/progenitorových buněk v přímém zkoumání poškozeného mikroprostředí a snadnějšího procesu výroby a skladování [233]. Funkce kmenových buněk u CKD je narušena a alogenní kmenové buňky mohou být odmítnuty, takže použití bioaktivních molekul vylučovaných kmenovými buňkami je potenciální strategií k překonání tohoto problému. Teoreticky mohou bezbuněčné terapie vykazovat lepší bezpečnost ve srovnání s přímým dodáním kmenových buněk. Kondicionované médium odvozené od BMSC podporuje regeneraci poraněné tkáně ledvin, snižuje zánět ledvin a fibrózu a obnovuje mikrovaskulární strukturu v modelech unilaterální ureterální obstrukce (UUO), 5/6 nefrektomie a diabetické nefropatie[48,{9} }]. Vliv EV z BMSC na obnovu ledvin je podobný jako u podávání s BMSC, takže aplikace EV je pro nás také potenciální strategií. Studie ukazují, že allogenní ledviny rezidentní EV odvozené od MSC mohou snížit apoptózu, zvýšit tubulární proliferaci a tvorbu tubulů a snížit infiltraci zánětlivých buněk v modelech IRI a UUO [170, 237]. Kromě toho mohou autologní i alogenní EV odvozené od BMSC zlepšit renální funkci u modelů IRI, nefropatie indukované léky, UUO a subtotální nefrektomie [169,177,178,238-241].

cistanche herbamůže zlepšit léčbu onemocnění ledvinfunkce ledvin

• Biomateriály

Je třeba vzít v úvahu také biomateriály, které mohou zlepšit migraci kmenových/progenitorových buněk, zlepšit jejich funkci a poskytnout příznivé mikroprostředí [242]. Jak je popsáno výše, bioaktivní molekuly vylučované kmenovými buňkami vykazují mnoho výhod při obnově funkce ledvin, ale jsou nestabilní a rychle se odbourávají in vivo. K udržení určité koncentrace v krvi je nutný protokol s více dávkami. Tento problém mohou vyřešit biomateriály, jako je hydrogel, který zajišťuje kontrolované opětovné uvolňování bioaktivních faktorů [243]. EV také vyžadují časté dávkování, protože jsou po injekci do oběhu rychle odstraněny z těla retikuloendoteliálním systémem [244]. Předběžná úprava pomocí biomateriálů je slibnou strategií k překonání rychlého čištění. Kombinace nebo zabalení EV do matrice biomateriálu může zachovat jejich biologickou dostupnost po podání, což umožňuje prodloužené a řízené uvolňování, aby se zvýšila terapeutická účinnost (159). Hydrogely, zejména modifikované hydrogely, by mohly zvýšit retenci a stabilitu EV [245]. Studie ukazuje, že jeden druh nanočástic v mezoměřítku by mohl sbalit malé molekuly a dokonce i velké biomolekuly, jako je DNA, která není závislá na zapouzdřeném nákladu, a vykazovat 26-násobnou renální selektivitu bez vedlejších účinků, jako jsou imunitní reakce nebo poškození jater nebo ledvin [246]. Předběžná úprava pomocí biomateriálů může také zlepšit přežití kmenových buněk, engraftment a navádění. Injekční biomateriály, jako jsou hydrogely, by mohly zvýšit retenci kmenových buněk po transplantaci [242]. Sféroidy MSC zachycené v alginátových hydrogelech modifikovaných Arg-Gly-Asp vykazují sníženou apoptózu a zvýšené přežití a také sekreci VEGF po transplantaci [247]. Osud kmenových/progenitorových buněk nasměrovaných do poraněných oblastí navíc závisí hlavně na místním mikroprostředí. Biomateriály by mohly poskytnout mikroprostředí podobné kmenovým buňkám pro transplantované kmenové/progenitorové buňky in vivo[159]. Předběžná úprava peptidů pro přežití s ​​pomalým uvolňováním kolagenové matrice může zvýšit přežití BMDC po ischemickém poškození [248]. Porézní alginátové kryogely, syntetická nika, mohou zvýšit parakrinní účinky MSC [249]. Kromě toho je použití biomimetického makroporézního polyethylenglykolového hydrogelu účinnou metodou k významné podpoře množení HSC před transplantací in vitro napodobováním přirozeného mikroprostředí HSC [250].

rostlina cistanche

• Bioinženýrské metody

Bioinženýrství může být potenciální strategií pro nahrazení poškozených ledvin v budoucnu. Kitamura a kol. zjistili, že ledvinové kmenové/progenitorové buňky v segmentu S3 jsou schopny in vitro rekonstituovat trojrozměrnou nefronovou strukturu [72]. Kromě toho existují tři hlavní protokoly pro indukci tvorby organoidů lidských ledvin ledvinovými progenitorovými buňkami z ESC nebo indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC)[251]. První protokol předložený Taguchi et al, kteří se inspirovali analýzou populací embryonálních renálních prekurzorových buněk, konstruuje ledvinové organoidy založené na progenitorových buňkách ledvin pomocí ESC nebo iPSC [252]. Taguchiho protokol indukuje ESC nebo iPSC do progenitorových buněk ledvin, které pak vytvářejí ledvinové tubuly a struktury podobné glomerulům a jsou po transplantaci účinně vaskularizovány [253]. Druhý protokol, nazývaný Takasato protokol, používá dvourozměrnou indukci ledvinových progenitorových buněk, následovanou trojrozměrnou kulturou, generující ledvinové organoidy, které obsahují nefrony, sběrné kanálky a intersticium, stejně jako endoteliální buňky, na základě přijetí ESC nebo iPSC. Renální organoidy vykazují absorpční kapacitu pro dextran [254-256]. Třetí protokol, protokol Morizane, stejně jako protokol Takasato, je rozdělen do dvourozměrných a trojrozměrných kroků, ale vyžaduje méně času na vytvoření organoidů obsahujících epiteliální struktury podobné nefronům [257]. Funkční ledvina odvozená od ESC/iPSC organoidy, které lze získat z vlastních buněk pacientů, představují v budoucnu velký potenciál pro terapii náhrady ledvin [258]. Nicméně existuje mnoho problémů, které je třeba překonat před aplikací ledvinových organoidů u lidí, včetně strategií pro zlepšení škálovatelnosti a vaskularizace organoidů. Navíc bylo zjištěno, že buňky v ledvinových organoidech jsou mnohem nezralejší než buňky v ledvinách dospělých a v organoidech jsou necílené nerenální buňky [251].

Aplikace decelularizované extracelulární matrice (ECM) skafoldu poskytuje 3D prostředí napodobující přirozené tkáně. Formy, které zahrnují gely, náplasti, řezy, bloky a povlaky, budou v budoucnu hrát významnou roli také v regenerativní medicíně a bioinženýrství [242]. markery, ale pouze nativní renální architektura a protein extracelulární matrix, vytvářejí mezeru podobnou přirozeným renálním tkáním, usnadňují nábor kmenových/progenitorových buněk, zvyšují neovaskularizaci a podporují obnovu funkce ledvin [259,260]. zachování přirozené renální architektury, extracelulárních komponent a neporušené vaskulatury, možná slibná platforma pro bioinženýrství ledvin kvůli nedostatku ledvin pro náhradu léčby [261]. SDS ošetřené ECM scaffoldy z prasat nevykazují žádnou cytotoxicitu vůči primárním lidským renálním buňkám a sníženou imunoreaktivitu důkladnou clearance prasečího buněčného materiálu [262]. Studie ukazuje, že po implantaci prasečího dECM lešení do prasečí ledviny se lešení snadno reperfunduje, může udržovat krevní tlak a je tolerováno během období studie bez krevní extravazace. Lze však pozorovat i zánětlivé buňky a úplnou trombózu [263]. Ve studii výzkumníci zasadili myší ESC do dECM lešení ledvin potkana, aby in vitro vyvolali recelulární recelulární a organoidní konstrukci, a poté je implantovali do potkana s uninefrekem. . Výsledek ukazuje, že tyto recelulární lešení se snadno reperfundují, mohou tolerovat krevní tlak a produkovat moč bez úniku krve po dobu přibližně 2 týdnů [264]. Přestože regenerace funkčních celých orgánů nebyla dokončena a stále existuje mnoho překážek, které je třeba překonat, kombinace kmenových/progenitorových buněk a ECM scaffoldů doufejme jednoho dne překoná tyto výzvy a přinese pokrok v regenerativní medicíně [265].

co je cistanche