Mezenchymalne komórki macierzyste

Definicja

Mezenchymalne komórki macierzyste, zwane również komórkami zrębowymi (ang. mesenchymal stem /stromal cells - MSC) to multipotencjalne komórki pochodzenia mezodermalnego, rezydujące w wielu tkankach dorosłego organizmu, zdolne od samoodnowy i różnicowania zarówno do komórek tkanki, z której się wywodzą jak i do innych komórek pochodzenia mezenchymalnego i niemezenchymalnego . Mezenchymalne komórki macierzyste / zrębowe skupiły szczególną uwagę świata nauki od czasu ich pierwszej izolacji ze szpiku kostnego przez Friedensteina w latach sześćdziesiątych XX wieku i zostały opisane jako komórki adherentne (przylegające do powierzchni naczyń hodowlanych) o morfologii podobnej do fibroblastów . Jednak termin mezenchymalne komórki macierzyste został zaproponowany przez Caplana i wprowadzony w celu określenia rodzaju komórek pochodzących ze szpiku kostnego z naturalną zdolnością do multipotencjalnego różnicowania się w różne typy komórek pochodzenia mezenchymalnego . Komórki MSC to heterogenna populacja charakteryzująca się specyficznymi właściwościami tj.: zdolnością do samoodnawiania, zdolnością do zapoczątkowania potomnych komórek progenitorowych ukierunkowanych na różnicowanie w określoną linię komórkową biorącą udział w regeneracji uszkodzonej tkanki, w której rezydują, oraz multipotencją czyli zdolnością do różnicowania się w różne typy komórek nie tylko pochodzenia mezodermalnego. W literaturze opisano różne rodzaje MSC rezydujących w tkankach i wiele doniesień wskazuje na ich biologiczne cechy, która sprawiają, że komórki te są specyficzne dla regeneracji tkanki, z której pochodzą, a ich heterogenność pozwala im różnicować się w różne typy komórek . Komórki posiadające cechy MSC zostały wyizolowane z wielu narządów i tkanek ludzkiego organizmu, w tym ze szpiku kostnego, tkanki tłuszczowej, skóry, mięśni szkieletowych, ścięgien, kości, wątroby, nerek, płuc, śledziony, trzustki, grasicy, miazgi zębowej, błony maziowej i pępowiny . Nie ma specyficznych markerów identyfikujących MSC, jednakże, niezależnie od pochodzenia tkankowego, MSC wyizolowane z różnych tkanek są charakteryzowane jako komórki niehematopoetyczne, które mogą być identyfikowane poprzez obecność wielu wspólnych markerów, w tym antygeny CD29, CD44, CD73, CD90, CD105 i MHC klasy I. MSC nie mają na swojej powierzchni markerów hematopoetycznych i endotelialnych np. CD14, CD31, CD34, CD45, brak ekspresji antygenów MHC klasy II oraz brak cząsteczek kostymulujących CD40, CD80 i CD86, co warunkuje ich ograniczoną immunogenność. Te cechy biologiczne sprawiają, że MSC izolowane z tkanek dorosłego organizmu są obiecującym źródłem komórek do opracowania nowych strategii terapeutycznych w medycynie regeneracyjnej .

Źródła mezenchymalnych komórek macierzystych

• Szpik kostny. Zawiera MSC zdolne do różnicowania w wiele typów komórek, w tym osteoblasty, chondrocyty, hepatocyty i inne. MSC pochodzące ze szpiku kostnego stanowią atrakcyjny materiał dla celów terapeutycznych, chociaż ich potencjał różnicowania zależy od wielu czynników między innymi od wieku dawcy. Pewnym ograniczeniem pozyskiwania MSC ze szpiku jest procedura ich pobrania, która należy do metod inwazyjnych
• Tkanka tłuszczowa. Bogata w MSC obdarzone wysoką zdolnością proliferacji, łatwe do pozyskania metodą liposukcji i różnicujące się w komórki tkanki tłuszczowej, kostnej, chrzęstnej oraz mięśniowej
• Mięsień szkieletowy. W odróżnieniu od unipotencjalnych komórek satelitowych, różnicujących się jedynie w komórki miogenne, MSC pochodzące z mięśni szkieletowych zdolne są także do osteo- oraz chondrogenezy, aczkolwiek stosowane są głównie do regeneracji tkanek mięśni szkieletowych. Charakteryzują się wysoką zdolnością odnawiania się i można je pozyskać metodą biopsji z dowolnego mięśnia pacjenta
• Skóra. Stanowi źródło komórek MSC o dużej zdolności proliferacyjnej. Najczęściej stosowane są w regeneracji tkanki, z której się wywodzą tj. skóry np. w leczeniu ciężkich rozległych oparzeń; są również zdolne do różnicowania w mio-, adipo-, osteo- oraz chondrocyty, a także komórki układu nerwowego lub trzustki. MSC można także wyizolować z mieszków włosowych, co jest prawdopodobnie najłatwiejszą oraz najmniej inwazyjną metodą pozyskania komórek macierzystych; MSC z mieszka włosowego posiadają zdolność adipo- oraz osteogenezy .
• Miazga zęba. Ekstrakcja zębów jest jedną z powszechnie wykonywanych procedur dentystycznych, zatem miazga zęba może być łatwo dostępnym źródłem komórek macierzystych. MSC z miazgi zęba są najczęściej wykorzystywane do regeneracji tkanki kostnej lub nerwowej; natomiast ich zdolność do chondrogenezy jest ograniczona w porównaniu z innymi rodzajami MSC. Ponadto, niektóre badania wykazują spadek aktywności proliferacyjnej MSC izolowanych z miazgi zęba wraz z upływem czasu hodowli i liczby pasaży .
• Łożysko. Bogate źródło MSC charakteryzujących się wysokim tempem proliferacji oraz silnym efektem immunosupresyjnym. Jako jedne z niewielu, MSC pozyskane z łożyska są także zdolne do różnicowania w hepatocyty oraz komórki trzustki .
• Płyn owodniowy. MSC pochodzące z płynu owodniowego najczęściej wykorzystuje się w układzie autologicznym, jako czynnik wspierający naprawę tkanek przy operacjach wrodzonych defektów takich jak rozszczep kręgosłupa, przepuklina przeponowa czy wady serca. Płyn owodniowy jest łatwy do pobrania za pomocą aspiracji; niewielka objętość jest wystarczająca dla założenia hodowli znajdujących się w nim komórek MSC, gdyż odznaczają się one wysokim tempem proliferacji.