Mokslininkų komanda, vadovaujama docento Hidetoshi Sakurai ir tyrėjos Nana Takenaka-Ninagawa, neseniai įrodė puikų iPS ląstelių kilmės mezenchiminių stromos ląstelių (iMSC) terapinį potencialą, palyginti su pirminiais MSC, kaip galimą Ullrich įgimtos raumenų distrofijos gydymą. Tyrimas paskelbtas m Kamieninių ląstelių tyrimai ir terapija.
Ullricho įgimta raumenų distrofija (UCMD) yra ankstyva progresuojanti raumenų liga, kuriai būdingas raumenų silpnumas ir sąnarių kontraktūra, galiausiai sukelianti kvėpavimo sunkumų. Jį gali sukelti mutacijos bet kuriame iš trijų genų, koduojančių 6 tipo kolageną, COL6A1, COL6A2 arba COL6A3, kurie keičia ekstraląstelinę matricą (ECM), baltymų ir kitų molekulių tinklą, palaikantį ir suteikiantį struktūrą ląstelėms ir audiniams. kūno.
MSC išskiria 6 tipo kolageną ir padeda palaikyti homeostazę skeleto raumenų audiniuose, taip išryškindamos jį kaip galimą terapinį taikinį gydant UCMD. Sakurai laboratorija anksčiau įrodė, kad iMSC skatina raumenų regeneraciją ir brendimą, kai jie skiriami pelėms, kurioms trūksta Col6a1 geno. Tačiau MSC taip pat gali būti gaunami iš įvairių audinių, tokių kaip riebalinis audinys ir kaulų čiulpai, kai kurie iš jų jau yra kliniškai taikomi.
Nepaisant to, jokie tyrimai iki šiol nepalygino arba nepatvirtino šių MSC terapinio poveikio UCMD modelio pelėms. Siekdama geriau suprasti jų skirtumus, nes tai neabejotinai padės vadovauti būsimiems MSC pagrindu veikiančių ląstelių terapijų, skirtų UCMD ir kitoms ligoms, plėtrai, tyrimų grupė atliko išsamų skirtingų šaltinių MSC palyginimą.
Iš pradžių mokslininkai stebėjo pirminius Ad-MSC ir BM-MSC, kad jie parodytų tą pačią morfologiją ir specifinius ląstelių tipo žymenis kaip iMSC ir, svarbiausia, visi išreiškė 6 tipo kolageną RNR ir baltymų lygiu. Turėdami šias žinias, jie atliko transplantacijos tyrimus, sušvirkštę šiuos skirtingus MSC į Col6a1 išmuštų (KO) pelių blauzdikaulio priekinį raumenį, paprastai vadinamą blauzdos raumeniu.
Kaip ir tikėtasi, visos MSC, neatsižvelgiant į šaltinį, buvo skiepijamos per savaitę po transplantacijos, o COL6 papildymas buvo lengvai stebimas. Pažymėtina, kad BM-MSC transplantacija lėmė didžiausią COL6 teigiamą plotą ir raumenų skaidulas, o iMSC ir Ad-MSC atkūrė COL6 iki žemesnio, bet panašaus lygio.
Nors raumenų skaidulos parodė daugybę nepilno brendimo požymių tiek Ad-MSC, tiek BM-MSC persodintose grupėse, iMSC persodintos Col6a1 KO pelės turėjo daugiausia daugiabranduolių regeneruotų raumenų skaidulų ir didesnių skaidulų nei kitos transplantacijos grupės. Šie stebėjimai tęsėsi iki 12 savaičių po transplantacijos, nes Col6a1 KO pelėms, persodintoms BM-MSC, vėl buvo COL6 teigiamiausias plotas ir raumenų skaidulos.
Tačiau, kaip ir stebėjimai praėjus 1 savaitei po transplantacijos, iMSC persodintų gyvūnų raumenys subręsta daugiausiai, o juose buvo keletas mažesnių, nesubrendusių raumenų skaidulų, panašių į įprastų sveikų pelių.
Priešingai, Ad-MSC ir BM-MSC persodinti Col6a1 KO gyvūnai nesiskyrė mažesnių raumenų skaidulų skaičiumi, palyginti su neapdorotomis Col6a1 KO pelėmis. Taigi, paradoksalu, nors iMSC transplantacija lėmė mažiausią ląstelių skaičių po 1 ir 12 savaičių po transplantacijos, jos suteikė didžiausią terapinę naudą tarp ištirtų MSC, todėl komanda kėlė hipotezę, kad Ad-MSC ir BM-MSC taip pat galėjo turėti. žalingas poveikis raumenų skaiduloms.
Šiuo tikslu mokslininkai ištyrė fibrozės lygį raumenyse po transplantacijos. Iš šio tyrimo jie pastebėjo reikšmingą fibrozę pelėms, persodintoms BM-MSC. Nors Ad-MSC transplantacija taip pat sukėlė fibrozę, gyvūnai, kuriems buvo persodinti iMSC, nepastebėjo jokios fibrozės ar stromos išsiplėtimo net iki 24 savaičių po transplantacijos.
Norėdami nustatyti pagrindinę skirtingų MSC gebėjimo daryti terapinį poveikį Col6a1 KO pelėms priežastį, tyrėjai naudojo bendros kultūros sistemą, susidedančią iš raumenų kamieninių ląstelių (MuSC) iš Col6a1 KO pelių ir skirtingų MSC.
Naudodami šią bendros kultūros sistemą, jie pastebėjo, kad, nors kartu auginami MuSC su MSC, buvo sustiprinta miogeninė diferenciacija, iMSC buvo veiksmingiausi ir skatino daugiau daugiabranduolių, pailgų raumenų skaidulų susidarymą, kaip ir eksperimentuose su gyvūnais.
Kadangi kiti tyrimai anksčiau parodė, kad baltymai, tokie kaip IGF2 ir peroksidazinas, sustiprina miogeninę diferenciaciją, tyrimo grupė ištyrė, ar jie dalyvavo čia atliekamuose stebėjimuose.
Genų ekspresijos analizė nustatė, kad iMSC išreiškė IGF2 geną daug aukštesniu lygiu nei kiti MSC, ir nors PXDN geno ekspresija iMSC buvo vidutiniškai didesnė, pokytis, palyginti su kitais MSC, statistiškai nesiskyrė. Tyrėjai nuolat aptiko didesnį IGF2 baltymo kiekį, kurį gamina iMSC, nei Ad- arba BM-MSC.
Pažymėtina, kad kai tyrėjai numušė IGF2 iMSC prieš augindami kartu su MuSC, jų gebėjimas skatinti miogeninę diferenciaciją buvo labai sutrikęs, taip parodydamas kritinį IGF2 dalyvavimą.
Galiausiai jie išbandė, ar MuSC gydymas IGF2 be MSC parodys tą pačią terapinę naudą ir panašiai pastebėtą sustiprintą miogeninę diferenciaciją, tiesiog gydant MuSC su IGF2.
Iš šio darbo tyrimo grupė atskleidė, kad, palyginti su pirminiais MSC, iMSC yra pranašesni skatinant miogeninę diferenciaciją priklausomai nuo IGF2. Nors iš jų darbo aišku, kad gali būti įtraukti papildomi veiksniai, kuriuos sukelia iMSC arba ląstelių ir ląstelių sąveika, šis darbas suteikia vilties, kad būsimi tyrimai padės nustatyti kitus esminius mechanizmus, kurie galėtų būti veiksmingo UCMD gydymo pagrindas.