Sel stem mesenchymal

Di antara sel stem serantau, tempat yang istimewa diduduki oleh sel stem mesenchymal (MSCs), derivatifnya membentuk matriks stromal semua organ dan tisu badan manusia. Keutamaan dalam penyelidikan MSC adalah milik wakil sains biologi Rusia.

Pada pertengahan abad yang lalu, budaya homogen sel stem stromal multipoten sumsum tulang telah diasingkan buat kali pertama di makmal A. Friedenstein. Sel stem mesenchymal yang dilekatkan pada substrat mengekalkan intensiti percambahan yang tinggi untuk masa yang lama, dan dalam kultur dengan ketumpatan pembenihan yang rendah selepas penetapan pada substrat mereka membentuk klon sel seperti fibroblast yang tidak mempunyai aktiviti fagositik. Pemberhentian percambahan MSC berakhir dengan pembezaan spontan mereka secara in vitro ke dalam sel tulang, lemak, rawan, otot atau tisu penghubung. Kajian lanjut memungkinkan untuk mewujudkan potensi osteogenik sel-sel seperti fibroblast pada stroma sumsum tulang pelbagai spesies mamalia, serta aktiviti pembentukan koloni mereka. Eksperimen in vivo telah menunjukkan bahawa kedua-dua pemindahan hetero- dan orthotopic sel-sel seperti fibroblast yang membentuk koloni mengakibatkan pembentukan tulang, rawan, tisu berserabut dan adiposa. Oleh kerana sel stem stromal sumsum tulang dicirikan oleh kapasiti tinggi untuk pembaharuan diri dan pembezaan pelbagai rupa dalam satu barisan sel, ia dipanggil sel progenitor mesenchymal multipotent.

Perlu diingatkan bahawa lebih 45 tahun penyelidikan asas ke dalam sel stem mesenchymal, keadaan sebenar telah dicipta untuk penggunaan derivatifnya dalam amalan klinikal.

Hari ini tidak ada keraguan bahawa semua tisu badan manusia terbentuk daripada sel stem pelbagai garisan sel hasil daripada proses percambahan, penghijrahan, pembezaan dan kematangan. Walau bagaimanapun, sehingga baru-baru ini dipercayai bahawa sel stem dalam organisma dewasa adalah khusus tisu, iaitu, mampu menghasilkan garisan sel khusus hanya pada tisu di mana ia berada. Kedudukan konseptual ini disangkal oleh fakta transformasi sel stem hematopoietik bukan sahaja menjadi unsur selular darah periferal, tetapi juga menjadi sel bujur hati. Di samping itu, sel stem neural ternyata mampu menimbulkan kedua-dua neuron dan unsur glial, serta garis komited awal sel progenitor hematopoietik. Sebaliknya, sel stem mesenchymal, yang biasanya menghasilkan unsur selular tulang, rawan dan tisu adipos, mampu berubah menjadi sel stem saraf. Diandaikan bahawa dalam proses pertumbuhan, pertumbuhan semula tisu fisiologi dan reparatif, sel progenitor yang tidak terikat dihasilkan daripada rizab batang bukan khusus tisu. Sebagai contoh, pembaikan tisu otot boleh direalisasikan disebabkan oleh sel stem mesenchymal yang berhijrah dari sumsum tulang ke otot rangka.

Walaupun kebolehtukaran silang sel stem seperti itu tidak diiktiraf oleh semua penyelidik, kemungkinan penggunaan klinikal sel stem mesenchymal sebagai sumber untuk pemindahan sel dan vektor selular maklumat genetik tidak lagi dipertikaikan oleh sesiapa sahaja, seperti juga multipotensi sel stem stromal sumsum tulang, yang boleh diasingkan dengan mudah dan dikembangkan secara in vitro. Pada masa yang sama, laporan mengenai potensi pluripotensi sel stem stromal sumsum tulang terus muncul dalam kesusasteraan saintifik. Sebagai bukti, protokol penyelidikan disebut di mana, di bawah pengaruh induser transdifferentiation tertentu, MSC diubah menjadi sel saraf, kardiomiosit dan hepatosit. Walau bagaimanapun, sesetengah saintis mempunyai keraguan yang serius tentang kemungkinan pengaktifan berulang dan ekspresi gen dari tempoh embriogenesis awal. Pada masa yang sama, semua orang memahami bahawa jika keadaan ditemui untuk mengembangkan multipotensi sel stem mesenchymal kepada pluripotensi ESC, banyak masalah etika, moral, agama dan undang-undang dalam perubatan plastik regeneratif akan diselesaikan secara automatik. Di samping itu, oleh kerana dalam kes ini sumber potensi stem regeneratif menjadi sel stromal autologus pesakit, masalah penolakan imun pemindahan sel juga diselesaikan. Masa depan terdekat akan menunjukkan betapa realistiknya prospek ini.

[ 1 ], [ 2 ]

Penggunaan sel stem mesenchymal dalam perubatan

Di klinik, penggunaan derivatif sel stem mesenchymal terutamanya dikaitkan dengan pemulihan kecacatan tisu yang berlaku dengan lesi kulit haba yang meluas dan mendalam. Pada peringkat praklinikal, penilaian eksperimen kebolehlaksanaan menggunakan sel stem mesenchymal seperti fibroblast alogenik untuk merawat luka bakar dalam telah dijalankan. Telah ditunjukkan bahawa sel stem mesenchymal seperti fibroblast sum-sum tulang membentuk satu lapisan dalam kultur, yang memungkinkan untuk memindahkannya untuk mengoptimumkan proses penjanaan semula luka terbakar dalam. Penulis ambil perhatian bahawa fibroblas embrio mempunyai sifat yang sama, tetapi penggunaan klinikalnya terhad oleh masalah etika dan undang-undang yang sedia ada. Lecuran haba yang mendalam dengan kerosakan pada semua lapisan kulit telah dimodelkan pada tikus Wistar. Kawasan melecur adalah 18-20% daripada jumlah permukaan kulit. Kumpulan eksperimen pertama termasuk tikus dengan pembakaran haba yang mendalam dan pemindahan sel stem mesenchymal seperti fibroblast alogenik. Kumpulan kedua terdiri daripada haiwan dengan pembakaran haba yang mendalam dan pemindahan fibroblas embrio alogenik. Kumpulan ketiga diwakili oleh tikus kawalan dengan pembakaran haba yang mendalam yang tidak menjalani terapi sel. Suspensi sel stem mesenchymal seperti fibroblas dan fibroblas embrio disapu pada permukaan luka melecur menggunakan pipet dalam jumlah 2 x 10 ⁴sel pada hari ke-2 selepas pemodelan terbakar dan pengasingan kudis nekrotik yang terhasil. Selepas pemindahan sel, permukaan luka ditutup dengan serbet kain kasa yang dibasahkan dengan larutan natrium klorida isotonik dengan gentamicin. Sel sumsum tulang telah dikumpulkan untuk mendapatkan MSC dengan induksi seterusnya ke dalam barisan sel stem mesenchymal seperti fibroblast daripada tikus Wistar dewasa dari tulang paha. Fibroblas embrio diperolehi daripada paru-paru embrio berumur 14-17 hari. Fibroblas embrio dan sel sumsum tulang untuk mendapatkan MSC telah dibiakkan terlebih dahulu dalam hidangan Petri pada suhu 37°C dalam inkubator CO2, dalam suasana dengan 5% CO2 pada kelembapan 95%. Fibroblas embrio dibiakkan selama 4-6 hari, manakala pembentukan monolayer MSC diperlukan dari 14 hingga 17 hari. Selepas itu, MSC telah dipelihara sebagai bahan sumber untuk sel stem mesenchymal seperti fibroblast, yang diperoleh dengan mencairkan dan mengkultur MSC selama 4 hari. Bilangan sel stem mesenchymal seperti fibroblas yang terbentuk adalah lebih daripada 3 kali lebih tinggi daripada bilangan fibroblas embrio yang terbentuk dalam tempoh penanaman yang sama. Untuk mengenal pasti sel yang dipindahkan dalam luka terbakar pada peringkat penanaman, genom mereka dilabel menggunakan vektor ulang-alik virus berdasarkan jenis adenovirus rekombinan V yang membawa pengekodan gen 1ac-2 E. coli ß-galactosidase. Sel-sel hidup pada masa yang berbeza selepas pemindahan dikesan secara imunohistokimia dalam cryosections dengan penambahan substrat X-Gal, yang memberikan ciri ciri warna biru-hijau. Hasil daripada penilaian visual, planimetrik dan histologi dinamik keadaan luka bakar, telah ditetapkan bahawa sudah pada hari ke-3 selepas pemindahan sel, perbezaan yang ketara dalam perjalanan proses luka muncul dalam kumpulan yang dipilih. Perbezaan ini menjadi sangat ketara pada hari ke-7 selepas pemindahan sel. Dalam haiwan kumpulan pertama, di mana sel stem mesenchymal seperti fibroblas dipindahkan, luka memperoleh warna merah jambu yang seragam, tisu granulasi tumbuh di seluruh kawasannya ke tahap epidermis, dan permukaan terbakar berkurangan dengan ketara dalam saiz. Filem kolagen yang terbentuk pada permukaan luka menjadi agak nipis, tetapi ia terus meliputi seluruh kawasan terbakar. Pada haiwan kumpulan kedua, yang mana fibroblas embrio ditransplantasikan, tisu granulasi meningkat ke tahap epidermis tepi luka, tetapi hanya di tempat-tempat, manakala plasmorrhea dari luka lebih sengit daripada kumpulan pertama, dan filem kolagen yang terbentuk pada mulanya hampir hilang. Pada haiwan yang tidak menerima terapi sel, pada hari ke-7 luka terbakar adalah pucat, berlubang, tisu nekrotik ditutup dengan fibrin. Plasmorea dicatatkan di seluruh permukaan terbakar. Secara histologi, haiwan kumpulan pertama dan kedua menunjukkan penurunan dalam penyusupan selular dan perkembangan rangkaian vaskular,dan tanda-tanda proses penjanaan semula permulaan ini lebih ketara pada tikus kumpulan pertama. Dalam kumpulan kawalan, tanda-tanda penyusupan selular luka diperhatikan, corak histologi kapal yang baru terbentuk tidak hadir. Pada hari ke-15-30 pemerhatian, kawasan permukaan terbakar pada haiwan kumpulan pertama adalah jauh lebih kecil daripada tikus kumpulan lain, dan permukaan granulasi lebih maju. Dalam haiwan kumpulan ke-2, kawasan permukaan terbakar juga berkurangan berbanding saiz luka bakar pada tikus kumpulan kawalan, yang berlaku disebabkan oleh epitelialisasi marginal. Dalam kumpulan kawalan, permukaan terbakar kekal pucat di tempat-tempat dengan granulasi yang jarang berlaku, asterisk vaskular muncul di atasnya, terdapat pulau kecil plak fibrinous, plasmorrhea sederhana berterusan di seluruh permukaan luka bakar, dan kudis yang sukar dipisahkan kekal di beberapa tempat. Secara umum, pada haiwan kumpulan ke-3, saiz luka juga berkurangan, tetapi tepi luka tetap terjejas.

Oleh itu, semasa kajian perbandingan kadar penyembuhan luka menggunakan sel stem mesenchymal seperti fibroblast dan fibroblas embrio, serta tanpa menggunakan terapi sel, pecutan kadar penyembuhan permukaan luka terbakar telah dicatatkan sebagai hasil pemindahan sel stem mesenchymal seperti fibroblast dan fibroblas embrio. Walau bagaimanapun, dalam kes menggunakan sel stem mesenchymal seperti fibroblas alogenik, kadar penyembuhan luka adalah lebih tinggi berbanding dengan pemindahan fibroblas embrionik. Ini dinyatakan dalam pecutan perubahan fasa proses regeneratif - syarat penyusupan selular dikurangkan, kadar pertumbuhan rangkaian vaskular meningkat, serta pembentukan tisu granulasi.

Keputusan planimetri dinamik menunjukkan bahawa kadar penyembuhan spontan luka terbakar (tanpa menggunakan terapi sel) adalah yang paling rendah. Pada hari ke-15 dan ke-30 selepas pemindahan sel stem mesenchymal seperti fibroblas alogenik, kadar penyembuhan luka adalah lebih tinggi berbanding dengan pemindahan fibroblas embrionik. Kaedah histokimia untuk mengesan beta-galactosidase menunjukkan bahawa selepas pemindahan sel stem mesenchymal seperti fibroblast dan fibroblas embrionik, sel yang dipindahkan kekal berdaya maju di permukaan dan dalam kedalaman luka yang menjana semula sepanjang tempoh pemerhatian. Penulis percaya bahawa kadar pertumbuhan semula luka terbakar yang lebih tinggi dengan penggunaan sel stem mesenchymal seperti fibroblast adalah disebabkan oleh pembebasan faktor rangsangan pertumbuhan yang aktif secara biologi oleh sel-sel ini semasa proses pematangan.

Pemindahan keratinosit auto atau alogenik dan fibroblas alogenik untuk rawatan luka melecur juga telah digunakan dalam amalan klinikal. Perlu diingatkan bahawa rawatan pembedahan kanak-kanak dengan luka bakar dalam yang meluas adalah tugas yang kompleks kerana sifat traumatik yang tinggi dan pelbagai campur tangan pembedahan, kehilangan darah yang ketara, dan pelbagai tindak balas terhadap media infusi yang digunakan. Kesukaran utama dalam melakukan pembedahan plastik kulit untuk luka bakar dalam yang meluas, dengan keluasan melebihi 40% permukaan badan, adalah disebabkan oleh keterukan keadaan mangsa dan kekurangan sumber kulit penderma. Penggunaan pemindahan mesh dengan pekali perforasi yang tinggi tidak menyelesaikan masalah, kerana sel-sel yang terbentuk selepas penembusan epitelium sangat perlahan, dan kulit mengepak sendiri sering lisis atau kering. Penutup luka melecur seperti xenoskin, allograf cadaveric, penutup filem sintetik tidak selalunya cukup berkesan, oleh itu kaedah baru untuk menutup permukaan melecur dengan lapisan keratinosit dan fibroblas berbudaya sedang dibangunkan. Khususnya, kaedah menutup permukaan terbakar dengan bantuan allofibroblas berbudaya telah dicadangkan, yang, apabila dipindahkan, mempunyai kesan merangsang yang jelas pada percambahan epidermosit yang dipelihara dalam luka dalam luka bakar sempadan, serta keratinosit dalam septa pemindahan mesh. Kerja L. Budkevich dan pengarang bersama (2000) membentangkan hasil penggunaan kaedah ini untuk merawat luka bakar pada kanak-kanak. Kajian itu melibatkan 31 kanak-kanak yang mengalami trauma terma berumur dari 1 tahun hingga 14 tahun. Dalam tiga kanak-kanak, jumlah kawasan luka bakar gred IIIA-B - IV adalah 40%, dalam 25 - 50-70%, dalam tiga lagi - 71-85% permukaan badan. Necrectomy pembedahan awal digabungkan dengan pemindahan allofibroblas berbudaya dan autodermoplasti. Peringkat pertama rawatan melibatkan pengasingan tisu nekrotik, peringkat kedua melibatkan pemindahan allofibroblas kultur pada filem pembawa, dan peringkat ketiga (48 jam selepas pemindahan allofibroblas kultur) melibatkan penyingkiran matriks dan autodermoplasti dengan flap kulit dengan nisbah perforasi 1:4. Tiga pesakit yang dimasukkan ke klinik dengan penyakit melecur teruk telah menkultur allofibroblas yang dipindahkan ke luka bergranulasi. Pemindahan allofibroblast berbudaya dilakukan sekali dalam 18 kanak-kanak, dua kali dalam 11 kanak-kanak, dan tiga kali dalam dua pesakit. Luas permukaan luka yang ditutup dengan kultur sel adalah antara 30 hingga 3500 cm2. Keberkesanan allofibroblas kultur dinilai oleh peratusan keseluruhan engraftment cantuman kulit, masa penyembuhan terbakar, dan bilangan kematian akibat trauma haba yang teruk. Graft cantuman telah selesai dalam 86% pesakit. Pencantuman separa cantuman kulit dicatatkan dalam 14% kes. Walaupun mendapat rawatan, enam (19.3%) kanak-kanak meninggal dunia. Jumlah kawasan kerosakan kulit di dalamnya adalah antara 40 hingga 70% permukaan badan.Pemindahan allofibroblas berbudaya tidak dikaitkan dengan kematian dalam kecederaan terbakar dalam mana-mana pesakit.

Menganalisis hasil rawatan, penulis mencatatkan bahawa kerosakan kulit terma yang mendalam sebelum ini meliputi 35-40% permukaan badan dianggap tidak serasi dengan kehidupan (untuk kanak-kanak yang lebih muda - sehingga 3 tahun - luka bakar dalam yang meliputi 30% permukaan badan adalah kritikal, untuk kanak-kanak yang lebih tua - lebih daripada 40% permukaan badan). Apabila melakukan nekrektomi pembedahan dengan pemindahan allofibroblas berbudaya dan autodermoplasti berikutnya dengan flap kulit dengan pekali perforasi yang tinggi, luka bakar tahap IIIB - IV kekal kritikal, tetapi pada masa ini terdapat prospek untuk menyelamatkan nyawa mangsa sedemikian dalam banyak kes. Necrectomy pembedahan dalam kombinasi dengan pemindahan allofibroblas kultur dan autodermoplasti pada kanak-kanak dengan luka bakar dalam telah terbukti berkesan terutamanya pada pesakit dengan lesi kulit yang meluas dengan kekurangan tapak penderma. Taktik pembedahan aktif dan pemindahan allofibroblas yang dikultur menyumbang kepada penstabilan pesat keadaan umum pesakit sedemikian, penurunan bilangan komplikasi berjangkit penyakit terbakar, penciptaan keadaan yang menggalakkan untuk pemindahan pemindahan, pengurangan masa pemulihan kulit yang hilang dan tempoh rawatan pesakit dalam, penurunan kekerapan kematian yang teruk. Oleh itu, pemindahan allofibroblas berbudaya dengan autodermoplasti berikutnya dengan kepak kulit membolehkan pemulihan pada kanak-kanak yang mengalami luka bakar teruk, yang sebelum ini dianggap ditakdirkan.

Secara amnya diterima bahawa objektif utama merawat penyakit terbakar adalah pemulihan kulit yang rosak yang paling lengkap dan cepat untuk mengelakkan kesan toksik, komplikasi berjangkit dan dehidrasi. Keputusan menggunakan sel kultur sebahagian besarnya bergantung pada kesediaan luka terbakar itu sendiri untuk pemindahan. Dalam kes pemindahan keratinosit kultur ke permukaan luka selepas nekrektomi pembedahan, purata 55% (mengikut kawasan) sel-sel yang ditransplantasikan terukir, manakala dengan luka bergranulasi, kadar engraftment berkurangan kepada 15%. Oleh itu, rawatan yang berjaya untuk luka bakar kulit dalam yang meluas memerlukan, pertama sekali, taktik pembedahan yang aktif. Dengan kehadiran luka bakar tahap IIIB-IV, permukaan luka bakar segera dibebaskan daripada tisu nekrotik untuk mengurangkan keracunan dan mengurangkan bilangan komplikasi penyakit terbakar. Penggunaan taktik sedemikian adalah kunci untuk mengurangkan masa dari saat menerima luka bakar sehingga luka ditutup dan tempoh tinggal pesakit dengan luka bakar yang meluas di hospital, dan juga mengurangkan dengan ketara bilangan hasil yang membawa maut.

Laporan pertama kejayaan penggunaan keratinosit kultur untuk menutup permukaan terbakar muncul pada awal 1980-an. Selepas itu, manipulasi ini dilakukan menggunakan lapisan keratinosit berbudaya, paling kerap diperoleh daripada autosel, lebih jarang daripada allokeratinosit. Walau bagaimanapun, teknologi autokeratinocytoplasty tidak membenarkan penciptaan bank sel, manakala masa yang diperlukan untuk menghasilkan pemindahan keratinosit kawasan yang mencukupi adalah panjang dan berjumlah 3-4 minggu. Dalam tempoh ini, risiko mendapat komplikasi penyakit berjangkit dan lain-lain penyakit terbakar meningkat dengan ketara, yang memanjangkan jumlah masa tinggal pesakit di hospital dengan ketara. Di samping itu, autokeratinosit secara praktikalnya tidak berakar umbi apabila ditransplantasikan ke dalam luka bakar yang berbutir, dan kos tinggi media pertumbuhan khas dan perangsang pertumbuhan keratinosit yang aktif secara biologi mengehadkan penggunaan klinikalnya dengan ketara. Kaedah bioteknologi lain, seperti kolagenoplasti, pemindahan kulit xenos kriopeliharaan, dan penggunaan pelbagai salutan biopolimer meningkatkan keberkesanan merawat luka dangkal yang meluas, tetapi tidak dalam. Kaedah menutup permukaan luka dengan fibroblas kultur pada asasnya berbeza kerana fibroblas, bukannya keratinosit, digunakan sebagai komponen utama lapisan sel kultur.

Prasyarat untuk pembangunan kaedah adalah data bahawa pericytes yang mengelilingi salur kecil adalah sel mesenchymal progenitor yang mampu berubah menjadi fibroblas yang menghasilkan banyak faktor pertumbuhan dan memastikan penyembuhan luka disebabkan oleh kesan rangsangan yang kuat pada percambahan dan lekatan keratinosit. Penggunaan fibroblas berbudaya untuk menutup permukaan luka dengan serta-merta mendedahkan beberapa kelebihan ketara kaedah ini berbanding penggunaan keratinosit berbudaya. Khususnya, mendapatkan fibroblas dalam kultur tidak memerlukan penggunaan media nutrien khas dan perangsang pertumbuhan, yang mengurangkan kos pemindahan lebih daripada 10 kali ganda berbanding kos mendapatkan keratinosit. Fibroblas mudah dipasifkan, di mana ia sebahagiannya kehilangan antigen histokompatibiliti permukaan, yang seterusnya membuka kemungkinan menggunakan sel alogenik untuk pembuatan pemindahan dan penciptaan bank mereka. Masa yang diperlukan untuk mendapatkan pemindahan sedia untuk digunakan di klinik dikurangkan daripada 3 minggu (untuk keratinosit) kepada 1-2 hari (untuk fibroblas). Kultur fibroblas primer boleh diperolehi dengan mengkultur sel daripada serpihan kulit yang diambil semasa autodermoplasti, dan ketumpatan pembenihan sel untuk mendapatkan subkultur fibroblas manusia hanya 20 x 10 ³ setiap 1 cm ².

Untuk mengkaji kesan fibroblas dan protein pengawalseliaannya terhadap percambahan dan pembezaan keratinosit, analisis perbandingan morfologi dan percambahan keratinosit pada substrat jenis kolagen I dan III, serta fibronektin dalam budaya bersama dengan fibroblas manusia telah dilakukan. Keratinosit manusia telah diasingkan daripada serpihan kulit pesakit yang melecur, diambil semasa autodermoplasti. Ketumpatan pembenihan keratinosit ialah 50 x 103 sel setiap 1 cm2. Keberkesanan klinikal pemindahan fibroblast berbudaya dinilai dalam 517 pesakit. Semua pesakit dibahagikan kepada dua kumpulan: Kumpulan 1 - mangsa dewasa dengan luka bakar IIA, B - IV darjah; Kumpulan 2 - kanak-kanak dengan luka bakar dalam tahap IIIB - IV. Penilaian dinamik organisasi struktur dan fungsional fibroblas budaya monolayer dengan mengambil kira peranan glikosaminoglikan, fibronektin dan kolagen dalam proses penjanaan semula membolehkan penulis menentukan hari ke-3 sebagai tempoh yang paling baik untuk menggunakan budaya fibroblast untuk membuat pemindahan. Kajian tentang kesan fibroblas pada percambahan dan pembezaan keratinosit menunjukkan bahawa fibroblas in vitro mempunyai kesan merangsang yang ketara, terutamanya pada proses lekatan keratinosit, meningkatkan bilangan sel yang melekat dan kadar penetapannya lebih daripada 2 kali. Rangsangan proses lekatan disertai dengan peningkatan dalam keamatan sintesis DNA dan tahap percambahan keratinosit. Di samping itu, ternyata kehadiran fibroblas dan matriks ekstraselular yang dibentuk oleh mereka adalah syarat yang diperlukan untuk pembentukan radas tonofibrillar keratinosit, sambungan antara sel dan, akhirnya, untuk pembezaan keratinosit dan pembentukan membran basal. Dalam rawatan kanak-kanak dengan luka bakar yang mendalam, kecekapan klinikal yang tinggi untuk pemindahan kultur allofibroblast telah ditubuhkan, terutamanya dalam kumpulan pesakit dengan lesi kulit yang meluas dalam keadaan kekurangan tapak penderma. Kajian morfofungsi yang komprehensif telah menunjukkan bahawa fibroblas pemindahan dicirikan oleh sintesis aktif DNA, serta kolagen, fibronektin dan glikosaminoglikan, yang merupakan sebahagian daripada matriks ekstraselular yang dibentuk oleh sel. Penulis menunjukkan peratusan tinggi penggabungan fibroblas yang dipindahkan (sehingga 96%), pengurangan mendadak dalam masa penerimaannya (dalam 24-48 jam dan bukannya 2-3 minggu dalam kes menggunakan keratinosit), pecutan ketara epitelialisasi permukaan luka bakar, serta pengurangan ketara dalam teknologi fibroblast (10 kali ganda) pemindahan fibroblast. berbanding dengan pemindahan keratinosit. Penggunaan pemindahan allofibroblas berbudaya memungkinkan untuk menyelamatkan nyawa kanak-kanak dengan luka bakar kritikal - kerosakan haba kepada lebih daripada 50% permukaan badan,yang sebelum ini dianggap tidak serasi dengan kehidupan. Perlu diingatkan bahawa dengan pemindahan fibroblas embrio alogenik, bukan sahaja pertumbuhan semula luka yang lebih cepat dan pemulihan pesakit dengan tahap dan kawasan luka terbakar yang berbeza-beza, tetapi juga pengurangan ketara dalam kematian mereka juga telah terbukti dengan meyakinkan.

Fibroblas autologous juga digunakan dalam kawasan pembedahan plastik yang begitu kompleks sebagai pembetulan rekonstruktif kecederaan pita suara. Kolagen lembu biasanya digunakan untuk tujuan ini, tempoh tindakan yang dihadkan oleh imunogenisitasnya. Sebagai protein asing, kolagen lembu sensitif kepada kolagenase penerima dan boleh menyebabkan tindak balas imun, untuk mengurangkan risiko teknologi untuk mendapatkan persediaan kolagen yang dikaitkan silang dengan glutaraldehid telah dibangunkan. Kelebihan mereka terletak pada kestabilan yang lebih tinggi dan imunogenisitas yang lebih rendah, yang telah menemui aplikasi praktikal dalam menghapuskan kecacatan dan atrofi pita suara. Suntikan kolagen autologus mula-mula digunakan pada tahun 1995. Teknik ini memastikan pemeliharaan struktur utama gentian kolagen autologus, termasuk pautan silang yang dimangkinkan secara enzimatik intramolekul. Hakikatnya ialah gentian kolagen semulajadi lebih tahan terhadap pemusnahan oleh protease daripada kolagen yang dibentuk semula, di mana telopeptida dipotong. Integriti telopeptida adalah penting untuk struktur kuaternari gentian kolagen dan pembentukan pautan silang antara molekul kolagen bersebelahan. Tidak seperti persediaan kolagen lembu, kolagen autologus tidak menyebabkan tindak balas imun pada penerima, tetapi ia tidak cukup berkesan sebagai agen penambahan. Pembetulan yang stabil boleh dicapai melalui pengeluaran kolagen tempatan dengan pemindahan fibroblas autologous. Walau bagaimanapun, kesukaran tertentu telah dikenal pasti semasa kajian keberkesanan pemindahan fibroblast autologus di klinik. Pada tempoh awal selepas pemindahan fibroblast, kesan klinikal adalah lebih lemah berbanding selepas pengenalan kolagen lembu. Apabila mengkultur fibroblas autologous, kemungkinan transformasi fibroblas normal menjadi patologi, yang dipanggil myofibroblas, yang bertanggungjawab untuk perkembangan fibrosis dan pembentukan parut, seperti yang dibuktikan oleh penguncupan gel kolagen yang disebabkan oleh interaksi khusus fibroblas dan fibril kolagen, tidak boleh diketepikan. Di samping itu, selepas melalui siri in vitro, fibroblas kehilangan keupayaan untuk mensintesis protein matriks ekstraselular.

Walau bagaimanapun, kaedah untuk mengkultur fibroblas manusia autologous kini telah dibangunkan secara eksperimen yang menghapuskan kelemahan yang disebutkan di atas dan tidak mengakibatkan transformasi onkogenik fibroblas normal. Fibroblas autologous yang diperoleh menggunakan kaedah ini digunakan untuk memulihkan kecacatan pada tisu muka lembut. Dalam kajian oleh G. Keller et al. (2000), 20 pesakit berumur 37 hingga 61 tahun dengan kedutan dan parut atropik telah dirawat. Biopsi kulit (4 mm) dari kawasan retroaurikular diangkut ke makmal dalam tabung uji steril yang mengandungi 10 ml medium kultur (medium Eagle dengan antibiotik, mikoseptik, piruvat, dan serum anak lembu janin). Bahan tersebut diletakkan di dalam 3-5 piring kultur berdiameter 60 mm dan diinkubasi dalam termostat dengan suasana yang mengandungi 5% CO2. Selepas 1 minggu, sel-sel dikeluarkan dari pinggan dengan trypsinization dan dimasukkan ke dalam vial 25 cm2. Sel-sel telah disuntik ke dalam pesakit dalam jumlah 4 x 107. Kesan klinikal yang ketara dan berterusan diperhatikan pada pesakit semasa pembetulan lipatan nasolabial, serta pada pesakit dengan parut 7 dan 12 bulan selepas pemindahan ketiga fibroblas autologous. Mengikut sitometri aliran, fibroblas yang dikultur menghasilkan sejumlah besar kolagen jenis I. Kajian in vitro telah menunjukkan pengecutan normal fibroblas yang disuntik. Dua bulan selepas pentadbiran subkutaneus fibroblas berbudaya pada dos 4 x 107 sel, tiada tumor dikesan dalam tikus bogel. Fibroblas yang disuntik tidak menyebabkan parut atau fibrosis meresap pada pesakit. Menurut penulis, fibroblas autologous yang dicantumkan mampu menghasilkan kolagen secara berterusan, yang akan memberikan kesan peremajaan kosmetik. Pada masa yang sama, oleh kerana jangka hayat sel yang dibezakan adalah terhad, fibroblas yang diambil daripada pesakit muda adalah lebih berkesan daripada yang diperoleh daripada orang tua. Pada masa hadapan, diandaikan bahawa adalah mungkin untuk mengawetkan budaya fibroblas yang diambil daripada penderma muda untuk kemudian memindahkan sel mudanya sendiri kepada pesakit tua. Kesimpulannya, adalah tidak betul untuk membuat kesimpulan bahawa fibroblas autologous, dengan syarat ia dipelihara secara berfungsi, adalah cara yang ideal untuk membetulkan kecacatan tisu lembut muka. Pada masa yang sama, penulis sendiri menyatakan bahawa beberapa situasi bermasalah yang berkaitan dengan penggunaan sistem fibroblast-kolagen autologous timbul semasa kajian. Kesan klinikal selalunya lebih lemah daripada penggunaan kolagen lembu, yang menyebabkan kekecewaan pada pesakit.

Secara umum, data literatur mengenai prospek penggunaan klinikal sel stem mesenchymal kelihatan agak optimistik. Percubaan sedang dibuat untuk menggunakan sel progenitor mesenchymal multipotent sum-sum tulang autologous untuk merawat lesi sendi yang merosot. Ujian klinikal pertama penggunaan sel progenitor mesenchymal berbudaya dalam rawatan patah tulang kompleks sedang dijalankan. Sel stromal sumsum tulang mesenchymal auto dan alogenik digunakan untuk mencipta tisu rawan untuk pemindahan dalam pembetulan kecacatan rawan artikular akibat trauma atau lesi autoimun. Kaedah sedang dibangunkan untuk kegunaan klinikal sel progenitor mesenchymal multipotent untuk menghapuskan kecacatan tulang pada kanak-kanak dengan bentuk osteogenesis tidak lengkap yang teruk yang disebabkan oleh mutasi dalam gen kolagen jenis I. Selepas myeloablation, kanak-kanak penerima dipindahkan dengan sumsum tulang daripada penderma sihat yang serasi dengan HLA, kerana sumsum tulang yang tidak dipecahkan boleh mengandungi bilangan sel stem mesenchymal yang mencukupi untuk mengimbangi kecacatan tulang yang teruk. Selepas pemindahan sumsum tulang alogenik, kanak-kanak tersebut telah menunjukkan perubahan histologi positif dalam tulang trabekular, peningkatan dalam kadar pertumbuhan, dan penurunan dalam kejadian patah tulang. Dalam sesetengah kes, keputusan klinikal yang positif dicapai dengan pemindahan sumsum tulang alogenik dan osteoblas yang berkait rapat. Pemindahan MSC juga digunakan untuk merawat kerapuhan tulang kongenital yang disebabkan oleh ketidakseimbangan osteoblas dan osteoklas dalam tisu tulang. Dalam kes ini, pemulihan pembentukan tulang dicapai melalui chimerisasi kumpulan sel stroma batang dan progenitor dalam tisu tulang pesakit.

Penambahbaikan kaedah pengubahsuaian genetik sel stem mesenchymal penderma untuk tujuan pembetulan kecacatan genetik tisu stroma diteruskan. Diandaikan bahawa dalam masa terdekat sel-sel progenitor mesenchymal akan digunakan dalam neurologi untuk chimerisasi sel otak yang disasarkan dan penciptaan kumpulan sel yang sihat yang mampu menjana kekurangan enzim atau faktor yang bertanggungjawab untuk manifestasi klinikal penyakit. Pemindahan sel stem mesenchymal boleh digunakan untuk pemulihan stroma sumsum tulang pada pesakit kanser selepas radio- dan kemoterapi, dan dalam kombinasi dengan sel sumsum tulang - untuk pemulihan hematopoiesis. Pembangunan terapi gantian yang bertujuan untuk menghapuskan kecacatan sistem muskuloskeletal dengan bantuan MSC digalakkan oleh perkembangan kejuruteraan dalam bidang mereka bentuk biomaterial matriks atau rangka kerja pembentukan biomimetik yang dihuni oleh keturunan sel stem mesenchymal.

Sumber sel stem mesenchymal

Sumber utama sel stem mesenchymal adalah sumsum tulang, yang sel stem hematopoietik dalam badan mamalia sentiasa dibezakan menjadi darah dan sel sistem imun, manakala sel stem mesenchymal diwakili oleh populasi kecil sel seperti fibroblast stroma sumsum tulang dan menyumbang kepada pemeliharaan keadaan sel stem hematopoietik yang tidak dibezakan. Di bawah keadaan tertentu, sel stem mesenchymal dibezakan kepada rawan dan sel tisu tulang. Apabila disemai pada medium kultur dalam keadaan penanaman berketumpatan rendah, sel stromal mononuklear sumsum tulang membentuk koloni sel pelekat, yang sebenarnya, sel progenitor mesenchymal multipotent seperti fibroblas. Sesetengah pengarang percaya bahawa sel stem mesenchymal yang tidak terikat disimpan dalam sumsum tulang, yang, kerana keupayaan mereka untuk memperbaharui diri dan potensi pembezaan yang tinggi, menyediakan semua tisu badan dengan prekursor mesenchymal unsur stromal sepanjang hayat organisma mamalia.

Dalam sumsum tulang, unsur selular stromal membentuk rangkaian yang mengisi ruang antara sinusoid dan tisu tulang. Kandungan MSC yang tidak aktif dalam sumsum tulang orang dewasa adalah setanding dengan jumlah sel stem hematopoietik dan tidak melebihi 0.01-0.001%. Sel stem mesenchymal yang diasingkan daripada sumsum tulang dan tidak tertakluk kepada penanaman tidak mempunyai molekul lekatan. MSC tersebut tidak menyatakan CD34, ICAM, VCAM, jenis kolagen I dan III, CD44 dan CD29. Akibatnya, secara in vitro, bukan sel stem mesenchymal yang dilekatkan pada substrat kultur, tetapi derivatif progenitor yang lebih maju daripada sel stem mesenchymal yang telah membentuk komponen sitoskeleton dan radas reseptor molekul lekatan sel. Sel stromal dengan fenotip CD34 ditemui walaupun dalam darah periferal, walaupun dalam sumsum tulang terdapat lebih sedikit daripada sel mononuklear positif CD34. Sel CD34 diasingkan daripada darah dan dipindahkan ke kultur melekat pada substrat dan membentuk koloni sel seperti fibroblast.

Adalah diketahui bahawa dalam tempoh embrio, asas stroma semua organ dan tisu mamalia dan manusia timbul daripada kumpulan sel stem mesenchymal yang sama sebelum dan pada peringkat organogenesis. Oleh itu, dipercayai bahawa dalam organisma matang majoriti sel stem mesenchymal harus berada dalam tisu penghubung dan tulang. Telah ditetapkan bahawa bahagian utama unsur selular stroma tisu penghubung dan tulang yang longgar diwakili oleh sel progenitor yang komited, yang bagaimanapun, mengekalkan keupayaan untuk membiak dan membentuk klon secara in vitro. Apabila sel-sel tersebut dimasukkan ke dalam aliran darah umum, lebih daripada 20% daripada sel progenitor mesenchymal ditanam di kalangan unsur-unsur stromal tisu hematopoietik dan organ parenkim.

Sumber berpotensi sel stem mesenchymal ialah tisu adiposa, antara sel stem yang prekursor adiposit yang komited pada tahap yang berbeza-beza telah dikenalpasti. Elemen progenitor yang paling tidak matang bagi tisu adiposa ialah sel stromal-vaskular, yang, seperti sel prekursor mesenchymal multipotent sumsum tulang, mampu membezakan menjadi adiposit di bawah pengaruh glukokortikoid, faktor pertumbuhan seperti insulin, dan insulin. Dalam budaya, sel-sel stromal-vaskular membezakan kepada adiposit dan kondrosit, dan dalam tisu adiposa asal sumsum tulang terdapat sel-sel yang membentuk adiposit dan osteoblas.

Sel stem stromal juga telah ditemui dalam otot. Dalam kultur utama sel yang diasingkan daripada otot rangka manusia, sel stellate dan myotubes multinucleated dikesan. Di hadapan serum kuda, sel-sel stellate membiak secara in vitro tanpa tanda-tanda pembezaan sitod, dan selepas penambahan dexamethasone ke medium nutrien, pembezaan mereka dicirikan oleh penampilan unsur-unsur selular dengan fenotip sel-sel otot rangka dan licin, tulang, rawan, dan tisu adiposa. Oleh itu, kedua-dua sel progenitor mesenchymal multipotent yang komited dan tidak komited terdapat dalam tisu otot manusia. Telah ditunjukkan bahawa populasi sel progenitor yang terdapat dalam otot rangka berasal dari sel progenitor mesenchymal multipotent yang tidak terikat pada sumsum tulang dan berbeza daripada sel satelit myogenic.

Sel-sel stellate pelekat yang sepadan dengan sel progenitor mesenchymal multipoten dalam potensi pembezaan juga ditemui dalam miokardium tikus yang baru lahir, kerana di bawah pengaruh dexamethasone mereka membezakan menjadi adiposit, osteoblas, kondrosit, sel otot licin, myotubes otot rangka dan kardiomiosit. Telah ditunjukkan bahawa sel otot licin vaskular (pericytes) adalah derivatif daripada sel progenitor mesenchymal multipotent perivaskular yang tidak dibezakan. Dalam budaya, sel stem mesenchymal perivaskular mengekspresikan otot licin a-aktin dan reseptor faktor pertumbuhan yang diperolehi platelet dan mampu membezakan sekurang-kurangnya ke dalam sel otot licin.

Tempat istimewa, dari sudut pandangan rizab batang, diduduki oleh tisu tulang rawan, potensi reparatif yang sangat rendah yang dipercayai disebabkan oleh kekurangan sel progenitor mesenchymal multipoten atau faktor pembezaan dan pertumbuhan. Adalah diandaikan bahawa sel-sel progenitor mesenchymal multipoten yang diprakomitkan kepada kondro- dan osteogenesis memasuki tisu kartilaginus daripada sumber tisu lain.

Asal tisu dan syarat komitmen sel progenitor mesenchymal dalam tendon juga belum ditubuhkan. Pemerhatian eksperimen menunjukkan bahawa pada tempoh awal selepas bersalin, sel-sel tendon Achilles arnab dalam kultur primer dan pada laluan pertama mengekalkan ekspresi kolagen dan dekorin jenis I, tetapi dengan penanaman selanjutnya mereka kehilangan penanda pembezaan tenosit.

Perlu diingatkan bahawa jawapan kepada persoalan sama ada sel progenitor mesenchymal multipoten yang dilokalkan dalam pelbagai tisu sebenarnya sentiasa ada dalam stroma mereka, atau sama ada kumpulan tisu sel stem mesenchymal diisi semula oleh penghijrahan sel stem stroma sumsum tulang, masih belum diterima.

Sebagai tambahan kepada sumsum tulang dan zon tisu mesenkim lain bagi organisma dewasa, darah tali pusat boleh menjadi sumber MSC yang lain. Telah ditunjukkan bahawa darah urat tali pusat mengandungi sel-sel yang mempunyai ciri-ciri morfologi dan antigenik yang serupa dengan sel-sel progenitor mesenchymal multipoten, mampu melekat dan tidak kalah dengan sel progenitor mesenchymal multipotent asal sumsum tulang dalam potensi pembezaan. Dalam kultur sel stem mesenchymal darah tali pusat, 5 hingga 10% daripada sel progenitor mesenchymal multipoten yang tidak terikat telah ditemui. Ternyata bilangan mereka dalam darah tali pusat adalah berkadar songsang dengan usia kehamilan, yang secara tidak langsung menunjukkan penghijrahan sel progenitor mesenchymal multipotent ke pelbagai tisu semasa perkembangan janin. Maklumat pertama telah muncul mengenai penggunaan klinikal sel stem mesenchymal yang diasingkan daripada darah tali pusat, serta yang diperoleh daripada biomaterial embrio, yang berdasarkan kepada keupayaan sel stem janin yang diketahui untuk mengintegrasikan, mengukir, dan berfungsi dalam organ dan sistem tisu penerima dewasa.

Cari sumber baharu sel stem mesenchymal

Penggunaan sel stem mesenchymal dari asal embrio, serta sel janin lain, mewujudkan beberapa masalah etika, undang-undang, kehakiman dan perundangan. Oleh itu, pencarian bahan sel penderma ekstraembrionik diteruskan. Percubaan penggunaan klinikal fibroblas kulit manusia tidak berjaya, yang telah ditetapkan bukan sahaja oleh kapasiti kewangan teknologi yang tinggi, tetapi juga oleh pembezaan pesat fibroblas kepada fibrosit, yang mempunyai potensi percambahan yang jauh lebih rendah dan menghasilkan bilangan faktor pertumbuhan yang terhad. Kemajuan selanjutnya dalam kajian biologi MSC dan sel progenitor mesenchymal multipotent sumsum tulang membolehkan kami membangunkan strategi untuk penggunaan klinikal sel stem mesenchymal autologous. Teknologi pengasingan, penanaman, pembiakan ex vivo dan pembezaan yang disasarkan memerlukan, pertama sekali, kajian spektrum penanda molekul MSC. Analisis mereka menunjukkan bahawa kultur utama tisu tulang manusia mengandungi beberapa jenis sel progenitor mesenchymal multipotent. Fenotip proosteoblast dikesan dalam sel yang menyatakan penanda sel progenitor stromal STRO-1, tetapi tidak membawa penanda osteoblast - alkali fosfatase. Sel-sel sedemikian dicirikan oleh keupayaan rendah untuk membentuk matriks tulang bermineral, serta ketiadaan ekspresi reseptor hormon osteopontin dan paratiroid. Derivatif sel STRO-1-positif yang tidak menyatakan fosfatase alkali diwakili oleh osteoblas yang dibezakan secara pertengahan dan sepenuhnya. Didapati bahawa unsur selular garis klon sel tulang trabekular manusia STRO-1-positif mampu membezakan kepada osteosit dan adiposit matang. Arah pembezaan sel-sel ini bergantung kepada kesan asid lemak tak tepu, sitokin proinflamasi - IL-1b dan faktor nekrosis tumor a (TNF-a), serta TGF-b anti-radang dan imunosupresif.

Ia kemudiannya didapati bahawa sel-sel progenitor mesenchymal multipoten tidak mempunyai fenotip khusus yang wujud hanya kepada mereka, tetapi mengekspresikan kompleks penanda ciri-ciri sel mesenchymal, endothelial, epitelium dan otot tanpa ketiadaan ekspresi antigen immunophenotypic sel hematopoietik - CD45, CD34 dan CD14. Di samping itu, sel stem mesenchymal secara konstitutif dan induksi menghasilkan faktor pertumbuhan hematopoietik dan bukan hematopoietik, interleukin dan kemokin, dan reseptor untuk beberapa sitokin dan faktor pertumbuhan dinyatakan pada sel progenitor mesenchymal multipoten. Sel-sel yang tidak aktif, atau berehat, dengan immunophenotype yang hampir sama dengan profil antigen sel progenitor mesenchymal multipotent 5-fluorouracil yang tidak dirawat telah ditemui di antara sel-sel matriks stroma badan manusia - kedua-dua sel mengekspresikan CD117, yang menandakan sel stem "dewasa".

Oleh itu, penanda sel yang unik kepada sel stem mesenchymal belum lagi dikenal pasti. Diandaikan bahawa sel senyap mewakili populasi sel progenitor mesenchymal multipoten yang tidak terikat, kerana ia tidak menyatakan penanda sel yang komited kepada osteo- (Cbfa-1) atau adipogenesis (PPAR-y-2). Pendedahan berpanjangan sel senyap yang membiak secara perlahan kepada serum lembu janin membawa kepada pembentukan progenitor komited yang membezakan secara terminal yang dicirikan oleh pertumbuhan pesat. Pengembangan klon sel stem mesenchymal tersebut disokong oleh FGF2. Nampaknya genom sel stem stromal agak "tertutup" rapat. Terdapat laporan tentang ketiadaan pembezaan spontan dalam MSC - tanpa syarat khas untuk komitmen, mereka tidak berubah walaupun menjadi sel-sel keturunan mesenchymal.

Untuk mengkaji struktur populasi derivatif sel stem mesenchymal, pencarian untuk protein penanda pembezaan dijalankan pada garisan sel stroma dan dalam budaya primer. Analisis klon in vitro sel pembentuk koloni sumsum tulang telah menunjukkan bahawa EGF meningkatkan saiz koloni purata dan mengurangkan ekspresi klon fosfatase alkali apabila digunakan pada kultur primer, manakala penambahan hidrokortison mengaktifkan ekspresi fosfatase alkali, yang merupakan penanda arah osteogenik pembezaan MSC. Antibodi monoklonal kepada STRO-1 memungkinkan untuk memisahkan dan mengkaji populasi sel pelekat positif STRO-1 dalam sistem heterogen kultur Dexter. Spektrum sitokin telah ditentukan yang mengawal bukan sahaja percambahan dan pembezaan sel hematopoietik dan limfoid, tetapi juga mengambil bahagian dalam pembentukan, pembentukan dan penyerapan tisu rangka melalui mekanisme para-, auto- dan endokrin. Pembebasan pengantara reseptor bagi utusan sekunder seperti cAMP, diasilgliserol, inositol trifosfat dan Ca2+ juga digunakan untuk analisis penanda pelbagai kategori sel tisu stroma yang menyatakan reseptor yang sepadan. Penggunaan antibodi monoklonal sebagai penanda memungkinkan untuk mewujudkan kepunyaan sel retikular stroma organ limfoid ke zon yang bergantung kepada T- dan B.

Untuk beberapa lama, perdebatan saintifik berterusan mengenai persoalan kemungkinan asal MSC daripada sel stem hematopoietik. Sesungguhnya, apabila penggantungan sel sumsum tulang dieksplantasikan ke dalam kultur monolayer, koloni diskret fibroblas tumbuh di dalamnya. Walau bagaimanapun, telah ditunjukkan bahawa kehadiran prekursor koloni fibroblast dan pelbagai tunas pembezaan tisu hematopoietik dalam sumsum tulang bukanlah bukti asal usulnya yang sama daripada sel stem hematopoietik. Menggunakan analisis diskriminasi sel stem sumsum tulang, telah ditubuhkan bahawa persekitaran mikro semasa pemindahan sumsum tulang heterotopik tidak dipindahkan oleh sel hematopoietik, yang membuktikan kewujudan populasi MSC dalam sumsum tulang yang secara histogenetik bebas daripada sel hematopoietik.

Di samping itu, kaedah pengklonan terpilih memungkinkan untuk mengenal pasti kategori baru sel progenitor stromal dalam kultur monolayer sel sumsum tulang, menentukan bilangannya, dan mengkaji sifatnya, potensi proliferatif dan pembezaan. Ternyata sel-sel seperti fibroblast stromal membiak secara in vitro dan membentuk koloni diploid, yang, apabila dipindahkan kembali ke dalam badan, menyediakan pembentukan organ hematopoietik yang baru. Hasil kajian klon individu menunjukkan bahawa di antara sel progenitor stromal terdapat populasi sel yang, dengan potensi proliferatif dan pembezaan mereka, boleh menuntut peranan sel stem tisu stroma, secara histogenetik bebas daripada sel stem hematopoietik. Sel-sel populasi ini dicirikan oleh pertumbuhan yang mampan sendiri dan membezakan kepada unsur sel progenitor tulang, rawan dan tisu retikular sumsum tulang.

Yang sangat menarik adalah hasil kajian oleh R. Chailakhyan dan pengarang bersama (1997-2001), yang menanam sel progenitor stromal sumsum tulang daripada arnab, guinea pig, dan tikus pada medium nutrien a-MEM dengan penambahan serum anak lembu janin. Penulis melakukan eksplantasi dengan ketumpatan awal 2-4 x 103 sel sumsum tulang setiap 1 cm2. Sel sum-sum tulang yang tidak aktif sinaran homolog atau heterolog digunakan sebagai penyuap dalam dos yang mengekalkan kesan penyuap tetapi menyekat sepenuhnya percambahannya. Koloni diskret utama fibroblas berusia dua minggu telah ditrypsin untuk mendapatkan strain monoklonal. Bukti asal usul klon koloni diperoleh menggunakan penanda kromosom dalam kultur sumsum tulang campuran babi guinea jantan dan betina, fotografi selang masa bagi kultur hidup, dan dalam kultur campuran sumsum tulang syngeneik tikus CBA dan CBAT6T6. Pemindahan penggantungan sel sum-sum tulang yang baru diasingkan atau fibroblas stroma in vitro yang tumbuh di bawah kapsul buah pinggang telah dilakukan dalam perancah berliang ivalon atau gelatin, serta matriks tulang span arnab yang tidak aktif. Untuk pemindahan klon dalam sarung tulang, femur babi guinea dibersihkan daripada tisu lembut dan periosteum, epifisis dipotong, dan sumsum tulang dibasuh dengan teliti. Tulang dipotong menjadi serpihan (3-5 mm), dikeringkan, dan disinari pada dos 60 Gy. Koloni individu fibroblas diletakkan ke dalam sarung tulang dan ditanam secara intramuskular. Untuk pemindahan intraperitoneal fibroblas stromal yang ditanam secara in vitro, ruang resapan jenis A (V=0.015 cm3, h=0.1 mm) dan O (V=0.15 cm3, h=2 mm) telah digunakan.

Apabila mengkaji dinamik pertumbuhan strain klon, R. Chailakhyan et al. (2001) mendapati bahawa sel individu yang membentuk koloni fibroblast, serta keturunannya, mempunyai potensi proliferatif yang sangat besar. Menjelang petikan ke-10, bilangan fibroblas dalam beberapa strain ialah 1.2-7.2 x 10 ⁹ sel. Semasa perkembangan mereka, mereka melakukan sehingga 31-34 penggandaan sel. Dalam kes ini, pemindahan heterotopik strain yang berasal dari sumsum tulang yang dibentuk oleh prekursor stromal beberapa dozen klon mengakibatkan pemindahan persekitaran mikro sumsum tulang dan pembentukan organ hematopoietik baru dalam zon pemindahan. Penulis mengemukakan persoalan sama ada klon individu mampu memindahkan persekitaran mikro sumsum tulang sel stromal atau sama ada kerjasama beberapa prekursor stromal klonogenik yang berbeza diperlukan untuk ini? Dan jika klon individu mampu memindahkan persekitaran mikro, adakah ia akan lengkap untuk ketiga-tiga pucuk hematopoietik, atau adakah klon yang berbeza menyediakan pembentukan persekitaran mikro untuk pucuk hematopoietik yang berbeza? Untuk menyelesaikan isu ini, teknologi telah dibangunkan untuk mengkultur sel progenitor stromal pada gel kolagen, membolehkan koloni fibroblas yang tumbuh dikeluarkan dari permukaan untuk pemindahan heterotopik berikutnya. Klon individu fibroblas stroma yang ditanam daripada sel sumsum tulang tikus CBA dan guinea pig telah dipotong bersama-sama dengan serpihan salutan gel dan dipindahkan secara heterotopi - di bawah kapsul buah pinggang tikus syngeneik atau ke dalam otot perut babi guinea autologous. Apabila dipindahkan ke dalam otot, koloni pada gel diletakkan di dalam sarung tulang.

Penulis mendapati bahawa 50-90 hari selepas pemindahan koloni fibroblas sumsum tulang, perkembangan tulang atau tulang dan tisu hematopoietik diperhatikan di zon pemindahan dalam 20% kes. Dalam 5% haiwan penerima, fokus tisu tulang yang terbentuk mengandungi rongga yang dipenuhi dengan sumsum tulang. Di dalam silinder tulang, fokus sedemikian mempunyai bentuk bulat dan kapsul yang dibina daripada tisu tulang dengan osteosit dan lapisan osteoblastik yang berkembang dengan baik. Rongga sumsum tulang mengandungi tisu retikular dengan sel mieloid dan erythroid, hubungan perkadarannya tidak berbeza daripada yang terdapat dalam sumsum tulang biasa. Di dalam buah pinggang, pemindahan adalah organ sumsum tulang tipikal yang terbentuk semasa pemindahan sumsum tulang asli, dengan kapsul tulang menutupi rongga sumsum tulang hanya dari sisi kapsul buah pinggang. Tisu hematopoietik termasuk elemen myeloid, erythroid dan megakaryocytic. Stroma rongga sumsum tulang mempunyai sistem sinus yang berkembang dengan baik dan mengandungi sel lemak biasa. Pada masa yang sama, tisu tulang tanpa tanda hematopoiesis ditemui di zon pemindahan beberapa koloni di bawah kapsul buah pinggang. Kajian tentang potensi proliferatif dan pembezaan klon individu diteruskan pada strain sumsum tulang monoklonal arnab, sel-selnya digantung semula dalam medium nutrien dan dalam span ivalon yang berasingan dengan jisim 1-2 mg telah dipindahkan di bawah kapsul renal penderma sumsum tulang arnab. Sel-sel daripada 21 strain monoklonal telah tertakluk kepada autotransplantasi sedemikian. Keputusan diambil kira selepas 2-3 bulan. Penulis mendapati bahawa dalam 14% kes, strain monoklonal yang dipindahkan membentuk organ sumsum tulang yang terdiri daripada tisu tulang dan rongga sumsum tulang yang dipenuhi dengan sel hematopoietik. Dalam 33% kes, strain yang ditransplantasikan membentuk tulang padat dengan saiz yang berbeza-beza dengan osteosit yang terkurung di dalam rongga dan lapisan osteoblastik yang berkembang. Dalam sesetengah kes, tisu retikular tanpa tulang atau unsur hematopoietik berkembang dalam span dengan klon yang dipindahkan. Kadangkala, stroma retikular dengan rangkaian sinusoid yang dibangunkan dengan baik telah terbentuk, tetapi tidak dihuni dengan sel hematopoietik. Oleh itu, keputusan yang diperoleh adalah serupa dengan data yang diperoleh semasa pemindahan klon pada gel kolagen. Walau bagaimanapun, jika pemindahan klon yang ditanam pada substrat menghasilkan pembentukan tisu sumsum tulang dalam 5% kes, tisu tulang dalam 15% dan tisu retikular dalam 80% kes, maka dengan pemindahan strain monoklonal, pembentukan unsur sumsum tulang diperhatikan dalam 14% kes, tisu tulang dalam 53% dan tisu retikular dalam 53% kes. Menurut pengarang, ini menunjukkan bahawa syarat untuk pelaksanaan potensi proliferatif dan pembezaan fibroblas stromal semasa pemindahan pada perancah berliang adalah lebih optimum daripada semasa pemindahan mereka dalam sarung tulang dan pada substrat kolagen.Ada kemungkinan bahawa penggunaan kaedah pengkulturan yang lebih maju dan pemindahan terbalik klon boleh memperbaiki keadaan untuk merealisasikan potensi pembezaan mereka oleh klon dan mengubah nisbah ini. Satu cara atau yang lain, tetapi kepentingan utama kajian yang dijalankan adalah bahawa beberapa klon sel stroma mampu membentuk tisu tulang dan pada masa yang sama menyediakan persekitaran mikro hematopoietik stroma untuk tiga pucuk hematopoiesis sumsum tulang sekaligus: erythroid, myeloid dan megakaryocytic, mewujudkan platform tisu masopoietik yang agak besar dan beberapa tulang.

Penulis kemudiannya menangani isu keupayaan sel progenitor stromal klonogenik individu untuk menjalani jenis pembezaan sel ini dalam sistem tertutup ruang resapan. Di samping itu, adalah perlu untuk menentukan sama ada klon individu mempunyai polipotensi atau sama ada manifestasi potensi pembezaan memerlukan interaksi kerjasama beberapa klon dengan sifat sitoddiferensiasi tetap, nisbah berbeza yang menentukan pembentukan keutamaan tisu tulang, retikular, atau tulang rawan. Dengan menggabungkan dua pendekatan metodologi - mendapatkan strain monoklonal sel progenitor stromal sumsum tulang dan memindahkannya ke dalam ruang resapan - R. Chailakhyan dan pengarang bersama (2001) memperoleh keputusan yang membolehkan mereka lebih dekat untuk memahami organisasi struktur stroma sumsum tulang. Pemindahan strain monoklonal sel progenitor stromal ke dalam ruang O-jenis mengakibatkan pembentukan kedua-dua tulang dan tisu rawan, menunjukkan keupayaan keturunan sel pembentuk koloni stromal tunggal untuk membentuk tisu tulang dan rawan secara serentak. Andaian bahawa tisu tulang dan tulang rawan berasal daripada sel progenitor stromal biasa telah berulang kali dikemukakan. Walau bagaimanapun, hipotesis ini tidak mempunyai pengesahan eksperimen yang betul. Pembentukan tulang dan rawan dalam ruang resapan adalah bukti yang diperlukan tentang kewujudan sel progenitor yang sama untuk kedua-dua jenis tisu ini di kalangan sel stem stromal sumsum tulang.

Kemudian 29 strain klon dari laluan kedua-tiga yang diperoleh daripada kultur utama sumsum tulang arnab diletakkan di dalam ruang resapan dan ditanam secara intraperitoneal ke dalam haiwan homolog. Kajian menunjukkan bahawa 45% daripada strain monoklonal sumsum tulang mempunyai potensi osteogenik. Sembilan ruang mengandungi tisu retikular secara eksklusif, tetapi ia hadir bersama-sama dengan tisu tulang dan tulang rawan dalam 13 ruang lagi, yang membentuk 76% daripada semua strain. Dalam ruang jenis O, di mana pembezaan kedua-dua tisu tulang dan tulang rawan adalah mungkin, 16 strain telah dikaji. Dalam empat ruang (25%) kedua-dua tulang dan tisu rawan terbentuk. Perlu diingatkan sekali lagi bahawa dalam kajian R. Chailakhyan et al. (2001), sel progenitor individu mengalami 31 hingga 34 penggandaan dalam ketegangan sel, dan keturunannya terdiri daripada 0.9-2.0 x 10 ⁹ sel. Bilangan mitosis yang dilalui oleh sel progenitor strain poliklonal adalah hampir sama dengan strain monoklonal. Kadar perkembangan strain poliklonal, terutamanya dalam fasa pertama pembentukannya, bergantung pada tahap yang ketara kepada bilangan koloni yang digunakan untuk memulakan strain. Strain diploid fibroblas embrio manusia (WI-38), apabila diklon semula pada tahap penggandaan ke-12-15, juga membentuk koloni yang berbeza diameter dan kandungan sel. Koloni besar yang mengandungi lebih daripada 103 sel hanya membentuk 5-10%. Dengan pertambahan bilangan bahagian, peratusan koloni besar berkurangan. Strain mono- dan poliklonal fibroblas stroma sumsum tulang mengekalkan set kromosom diploid selepas 20 atau lebih penggandaan, dan kecenderungan perkembangannya adalah setanding dengan dinamika perkembangan strain diploid fibroblas embrio. Analisis potensi pembezaan sel progenitor stromal sumsum tulang individu, yang dijalankan dengan memindahkan strain monoklonal ke dalam ruang resapan, menunjukkan bahawa separuh daripadanya adalah osteogenik. Koloni besar menyumbang 10% daripada jumlah keseluruhannya. Akibatnya, bilangan sel pembentuk koloni osteogenik sepadan dengan kira-kira 5% daripada jumlah populasi mereka. Jumlah jisim sel progenitor osteogenik yang dikenal pasti oleh pengarang termasuk sel yang mampu membentuk tisu tulang dan rawan secara serentak. Lebih-lebih lagi, telah ditubuhkan buat pertama kalinya bahawa kedua-dua jenis tisu dalam organisma dewasa ini mempunyai sel progenitor yang sama: 25% daripada klon yang diuji dicipta oleh sel tersebut, dan bilangannya di antara jumlah populasi sel progenitor adalah sekurang-kurangnya 2.5%.

Oleh itu, pemindahan heterotopik bagi klon individu fibroblas sumsum tulang telah mendedahkan aspek baru dalam organisasi struktur populasi sel progenitor mesenchymal. Sel-sel progenitor stromal telah ditemui yang mampu memindahkan persekitaran mikro khusus untuk semua pucuk hematopoietik sekaligus, bilangan yang antara klon besar yang dikaji dalam model yang berbeza berkisar antara 5 hingga 15% (0.5-1.5% daripada jumlah bilangan sel progenitor yang dikesan). Bersama-sama dengan klon yang memindahkan persekitaran mikro sumsum tulang yang lengkap, terdapat sel progenitor yang ditentukan hanya untuk osteogenesis, yang, apabila dipindahkan dalam sistem terbuka, membentuk tisu tulang yang tidak menyokong perkembangan hematopoiesis. Bilangan mereka daripada jumlah sel progenitor ialah 1.5-3%. Sesetengah sel ini mampu membentuk tisu tulang dengan tempoh penyelenggaraan diri yang terhad. Akibatnya, populasi sel progenitor stromal adalah heterogen dalam potensi pembezaannya. Antaranya, terdapat kategori sel yang mendakwa sebagai sel stem stromal, yang mampu membezakan ketiga-tiga arah ciri-ciri tisu stroma sumsum tulang, membentuk tulang, rawan, dan tisu retikular. Data yang dibentangkan membolehkan kita berharap bahawa, menggunakan pelbagai penanda sel, adalah mungkin untuk menentukan sumbangan setiap jenis sel stromal kepada organisasi persekitaran mikro tertentu dan sokongan hematopoiesis dalam budaya Dexter.

Ciri-ciri sel stem mesenchymal

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, telah ditetapkan bahawa dalam kultur sumsum tulang pegun, sel progenitor mesenchymal multipoten diwakili oleh populasi terhad sel agranular kecil (sel RS-1) yang dicirikan oleh kapasiti pembentukan koloni yang rendah dan ketiadaan ekspresi antigen Ki-67 khusus untuk sel yang membiak. Parameter antigen bagi sel RS-1 yang tidak aktif berbeza daripada spektrum antigen sel progenitor stromal komited yang cepat membiak. Telah ditetapkan bahawa kadar percambahan tinggi sel progenitor komited diperhatikan hanya dengan kehadiran sel RS-1. Sebaliknya, sel RS-1 meningkatkan kadar pertumbuhannya di bawah pengaruh faktor yang dirembeskan oleh derivatif paling matang sel progenitor mesenchymal multipoten. Nampaknya sel RS-1 adalah subkelas MSC yang tidak komited yang mampu mengitar semula. In vitro, sel progenitor stromal sumsum tulang tahan 5-fluorourasil dicirikan oleh kandungan RNA yang rendah dan ekspresi tinggi gen dekarboksilase ornithine, penanda sel yang tidak membiak.

Percambahan intensif sel progenitor stromal bermula selepas penetapannya pada substrat. Dalam kes ini, profil penanda sel yang kurang dibezakan dinyatakan: SH2 (TGF-(3) reseptor), SH3 (domain protein isyarat), jenis kolagen I dan III, fibronektin, reseptor lekatan VCAM-1 (CD106) dan ICAM (CD54), cadherin-11, CD44, CD70, CD20 reseptor tanpa CD12 (transferin CD1), CD201 dan ekspresi CD201. penanda ciri sel stem hematopoietik (CD34, CD14, CD45). Pertumbuhan klon memungkinkan untuk berulang kali melalui sel stem mesenchymal dengan pembentukan banyak sel pluripotent progenitor stromal homogen secara genetik dalam kultur. Selepas 2-3 petikan, bilangan mereka mencapai 50-300 juta. Dalam budaya ketumpatan yang mencukupi, selepas percambahan berhenti, sel progenitor stromal, tidak seperti fibroblas tisu hematopoietik, membezakan kepada adiposit, miosit, rawan dan sel tulang. Gabungan tiga isyarat pembezaan pengawalseliaan, termasuk 1-metil-isobutylxanthine (pengaruh pembentukan cAMP intraselular), deksametason (perencat fosfolipase A dan C) dan indomethacin (perencat siklooksigenase, yang juga mengurangkan aktiviti thromboxane synthase), menukarkan sehingga 95% sel adigenigeni. Pembentukan adiposit daripada unsur stromal yang tidak matang disahkan oleh ekspresi gen lipoprotein lipase, pengesanan histokimia apolipoprotein dan reseptor peroksisom. Sel-sel klon yang sama di bawah pengaruh TGF-b dalam medium bebas serum mencipta populasi homogen kondrosit. Kultur sel berbilang lapisan tisu tulang rawan ini dicirikan oleh matriks antara sel yang dibangunkan yang terdiri daripada proteoglycan dan kolagen jenis II. Dalam medium nutrien dengan 10% Kesan kompleks isyarat pembezaan yang terdiri daripada b-gliserofosfat (penderma fosfat bukan organik), asid askorbik dan deksametason dalam kultur sel progenitor stromal yang sama membawa kepada pembentukan agregat selular. Dalam sel sedemikian, peningkatan progresif dalam aktiviti fosfatase alkali dan tahap osteopontin diperhatikan, menunjukkan pembentukan tisu tulang, mineralisasi sel yang disahkan oleh peningkatan progresif dalam kandungan kalsium intraselular.

Menurut beberapa data, keupayaan sel stem mesenchymal untuk pembahagian tanpa had dan pembiakan pelbagai jenis sel garis pembezaan mesenchymal digabungkan dengan tahap keplastikan yang tinggi. Apabila dimasukkan ke dalam ventrikel atau bahan putih otak, sel stem mesenchymal berhijrah ke parenkim tisu saraf dan membezakan kepada derivatif garisan sel glial atau neuron. Di samping itu, terdapat maklumat mengenai transdifferentiation MSC ke dalam sel stem hematopoietik kedua-dua in vitro dan in vivo. Analisis yang lebih mendalam dalam beberapa kajian telah menentukan keplastikan MSC yang sangat tinggi, yang ditunjukkan dalam keupayaan mereka untuk membezakan kepada astrocytes, oligodendrocytes, neuron, cardiomyocytes, sel otot licin dan sel otot rangka. Sejumlah kajian tentang potensi transdifferentiation MSCs in vitro dan in vivo telah membuktikan bahawa sel progenitor mesenchymal multipoten asal sumsum tulang akan membezakan secara terminal kepada garisan sel yang membentuk tulang, rawan, otot, saraf dan tisu adipos, serta tendon dan stroma yang menyokong hematopoiesis.

Walau bagaimanapun, kajian lain gagal mendedahkan sebarang tanda sekatan pluripotensi genom sel stem mesenchymal dan populasi progenitor sel stromal, walaupun lebih daripada 200 klon MSC yang diasingkan daripada satu budaya primer telah dikaji untuk menguji kemungkinan pluripotensi sel stromal. Sebilangan besar klon secara in vitro mengekalkan keupayaan untuk membezakan arah osteogenik, kondrogenik dan adipogenik. Apabila mengecualikan kebarangkalian penghijrahan sel penerima dengan memindahkan sel stem mesenchymal di bawah kapsul buah pinggang atau dalam ruang resapan, ternyata sel progenitor stromal di situ mengekalkan fenotip heterogen, yang menunjukkan sama ada ketiadaan faktor sekatan dalam zon pemindahan atau ketiadaan pluripotensi MSC seperti itu. Pada masa yang sama, kewujudan jenis sel stem pluripotent somatik yang jarang ditemui, yang merupakan prekursor biasa bagi semua sel stem dewasa, dibenarkan.

Berbilang, tetapi bukan pluripotensi, sel stem mesenchymal sejati, yang membentuk bahagian yang sangat kecil dari sel sumsum tulang dan mampu membiak dalam keadaan tertentu semasa penanaman in vitro tanpa membezakan, dibuktikan oleh komitmen teraruhnya terhadap tulang, rawan, adipos, sel tisu otot, serta tenosit dan unsur stromal yang menyokong hematopoiesis. Sebagai peraturan, pendedahan yang berpanjangan kepada medium kultur dengan serum anak lembu janin mencetuskan pembebasan MSC ke dalam sel progenitor stromal yang komited, yang mana keturunannya mengalami pembezaan terminal spontan. In vitro, adalah mungkin untuk mencapai pembentukan osteoblas yang disasarkan dengan menambahkan deksametason, ß-gliserofosfat, dan asid askorbik ke dalam medium penyaman, manakala gabungan deksametason dan isyarat pembezaan insulin mendorong pembentukan adiposit.

Telah ditetapkan bahawa sebelum memasuki peringkat pembezaan terminal, MSC sumsum tulang pada mulanya membezakan ke dalam sel stem mesenchymal seperti fibroblast di bawah keadaan kultur tertentu. Derivatif sel ini dalam vivo mengambil bahagian dalam pembentukan tulang, rawan, tendon, adiposa dan tisu otot, serta stroma yang menyokong hematopoiesis. Ramai pengarang memahami istilah "sel progenitor mesenchymal multipotent" bermaksud kedua-dua MSC sendiri dan sel progenitor stromal komited sumsum tulang dan tisu mesenchymal. Analisis klon sel progenitor mesenchymal multipoten asal sumsum tulang menunjukkan bahawa lebih sedikit daripada satu pertiga daripada semua klon membezakan kepada osteo-, kondro- dan adiposit, manakala sel-sel klon yang tinggal hanya mempunyai potensi osteogenik dan hanya membentuk kondro- dan osteosit. Klon sel progenitor mesenchymal multipoten seperti BMC-9, di bawah keadaan persekitaran mikro yang sesuai, membezakan sel dengan fenotip dan ciri fungsi bukan sahaja osteoblas, kondrosit, dan adiposit, tetapi juga sel stroma yang menyokong hematopoiesis. Klon sel RCJ3.1 yang diasingkan daripada sumsum tulang janin tikus dibezakan kepada sel mesenkim pelbagai fenotip. Di bawah tindakan gabungan asid askorbik, b-gliserofosfat, dan deksametason, unsur selular klon ini mula-mula membentuk miosit multinuklear, dan kemudian, secara berurutan, adiposit, kondrosit, dan pulau kecil tisu tulang bermineral. Populasi sel berbutir dari periosteum janin tikus sepadan dengan sel progenitor mesenchymal multipotent yang tidak terikat, kerana ia dicirikan oleh kadar percambahan yang rendah, tidak menyatakan penanda pembezaan, dan di bawah keadaan kultur membezakan untuk membentuk kondro-, osteo-, dan adiposit, serta sel otot licin.

Oleh itu, perlu diakui bahawa persoalan pluri- atau multipotensi genom sel stem mesenchymal tetap terbuka, yang, dengan itu, juga mempengaruhi idea tentang potensi pembezaan sel progenitor stromal, yang juga belum ditubuhkan secara muktamad.

Ciri penting sel stem mesenchymal yang terbukti secara eksperimen dan penting ialah keupayaan mereka untuk meninggalkan ceruk tisu dan beredar dalam aliran darah umum. Untuk mengaktifkan program pembezaan genetik, sel stem yang beredar itu mesti memasuki persekitaran mikro yang sesuai. Telah ditunjukkan bahawa dengan pengenalan sistematik MSC ke dalam aliran darah haiwan penerima, sel yang tidak matang ditanam dalam pelbagai organ dan tisu, kemudian membezakan ke dalam sel darah, miosit, adiposit, kondrosit, dan fibroblas. Akibatnya, dalam zon tisu tempatan, interaksi pengawalseliaan isyarat berlaku antara sel progenitor stroma yang tidak komited dan komited, serta di antara mereka dan sel matang di sekelilingnya. Diandaikan bahawa pembezaan disebabkan oleh faktor pengawalseliaan paracrine asal mesenchymal dan bukan mesenchymal (faktor pertumbuhan, eicosanoids, molekul matriks ekstraselular), yang menyediakan sambungan spatial dan temporal dalam persekitaran mikro sel progenitor mesenchymal multipotent. Oleh itu, kerosakan tempatan pada tisu mesenchymal harus membawa kepada pembentukan zon persekitaran mikro sel progenitor mesenchymal multipoten yang berbeza secara kualitatif daripada kompleks isyarat pengawalseliaan tisu utuh, di mana proses penjanaan semula fisiologi dan bukannya reparatif berlaku. Perbezaan ini amat penting dari segi pengkhususan fenotip selular dalam persekitaran mikro normal dan yang disebabkan oleh kerosakan.

Menurut konsep, di sinilah mekanisme perbezaan asas antara dua proses yang diketahui - penjanaan semula fisiologi dan percambahan keradangan - tertanam. Yang pertama daripada mereka berakhir dengan pemulihan komposisi selular khusus tisu dan fungsinya, manakala hasil daripada pelaksanaan proses percambahan adalah pembentukan unsur-unsur tisu penghubung yang matang dan kehilangan fungsi zon tisu yang rosak. Oleh itu, untuk membangunkan program optimum untuk penggunaan sel progenitor mesenchymal multipotent dalam perubatan regeneratif-plastik, kajian menyeluruh tentang ciri-ciri kesan faktor persekitaran mikro terhadap pembezaan MSC adalah perlu.

Kebergantungan struktur petak sel stem pada pengawal selia para- dan autokrin selular, yang ekspresinya dimodulasi oleh isyarat luaran, tidak diragukan lagi. Antara fungsi faktor pengawalseliaan, yang paling penting ialah kawalan pembahagian asimetri MSC dan ekspresi gen yang menentukan peringkat komitmen dan bilangan pembahagian sel. Isyarat luaran, yang bergantung kepada pembangunan MSC selanjutnya, disediakan oleh persekitaran mikro mereka. Dalam keadaan tidak matang, MSC membiak untuk masa yang lama, sambil mengekalkan keupayaan untuk membezakan ke dalam garisan adiposit, myofibroblast, stroma tisu hematogen, rawan dan sel tulang. Telah ditetapkan bahawa populasi terhad unsur selular stromal CD34-negatif yang beredar dalam darah kembali dari aliran darah umum ke stroma sumsum tulang, di mana ia diubah menjadi barisan sel stem hematopoietik positif CD34. Pemerhatian ini mencadangkan bahawa peredaran semula sel mesenchymal progenitor dalam aliran darah mengekalkan keseimbangan tisu sel stem stroma dalam organ yang berbeza dengan menggerakkan kumpulan biasa unsur stroma belum matang sumsum tulang. Pembezaan MSC ke dalam sel dengan pelbagai fenotip mesenchymal dan penyertaan mereka dalam penjanaan semula atau pembaikan tulang, rawan, tisu adiposa dan tendon dalam vivo telah dibuktikan menggunakan model pemindahan angkat dalam haiwan eksperimen. Menurut pengarang lain, penghijrahan jauh MSC di sepanjang katil vaskular digabungkan dengan pergerakan jarak dekat atau tempatan sel progenitor mesenchymal multipotent dalam tisu semasa pembaikan rawan, penjanaan semula otot dan proses pemulihan lain.

Rizab batang tempatan asas tisu stroma bertindak sebagai sumber sel dalam proses penjanaan semula tisu fisiologi dan diisi semula dengan pengangkutan jauh MSC apabila sumber batang tisu stromal digunakan. Walau bagaimanapun, dalam keadaan keperluan untuk mobilisasi kecemasan potensi selular reparatif, sebagai contoh, dalam kes polytrauma, seluruh eselon MSC mengambil bahagian dalam proses penjanaan semula reparatif, dan sel progenitor mesenchymal sumsum tulang direkrut ke pinggir melalui aliran darah umum.

Pemindahan sel stem mesenchymal

Persamaan tertentu boleh dikesan antara proses pertumbuhan semula tisu fisiologi dan pembentukannya semasa perkembangan intrauterin. Dalam embriogenesis manusia dan mamalia, pembentukan pelbagai jenis sel khusus berlaku dari kumpulan ekto-, meso-, dan endodermis lapisan kuman, tetapi dengan penyertaan wajib mesenkim. Rangkaian selular longgar tisu mesenkim embrio melakukan pelbagai fungsi pengawalseliaan, metabolik, rangka kerja dan morfogenetik. Peletakan organ sementara berlaku hanya selepas pemeluwapan mesenkim disebabkan oleh pertumbuhan klonogenik sel progenitor, yang menjana isyarat morfogenetik utama organogenesis. Derivatif stromal mesenkim embrionik mencipta rangka kerja selular organ sementara dan membentuk asas untuk bekalan plastik tenaga masa depan mereka disebabkan oleh pertumbuhan salur darah dan limfa primer. Dalam erti kata lain, unsur-unsur stromal unit peredaran mikro organ janin timbul sebelum pembentukan unit struktur dan fungsinya. Di samping itu, penghijrahan aktif sel mesenchymal semasa organogenesis memberikan orientasi spatial organ yang sedang membangun dengan menandakan sempadan volum mereka melalui sekatan jenis Hox homeotik. Rangka kerja stromal juga berfungsi sebagai asas untuk pemasangan unit struktur dan fungsi organ parenchymatous, yang selalunya merangkumi sel-sel yang berbeza secara morfogenetik dan berfungsi. Akibatnya, semasa embriogenesis, fungsi mesenkim adalah utama dan direalisasikan melalui penjanaan isyarat pengawalseliaan yang mengaktifkan percambahan serantau dan pembezaan sel epitelium progenitor. Sel mesenkim embrionik menghasilkan faktor pertumbuhan seperti HGF-b, HGF-b, CSF, yang mana sel progenitor parenkim mempunyai reseptor yang sepadan. Dalam tisu matang yang dibezakan bagi organisma dewasa, rangkaian stromal sel juga menjana isyarat untuk mengekalkan daya maju dan percambahan sel progenitor yang bukan asal mesenkim. Walau bagaimanapun, spektrum isyarat pengawalseliaan stromal dalam ontogenesis selepas bersalin adalah berbeza (SCF, HGF, IL-6, IL-1, IL-8, IL-11, IL-12, IL-14, IL-15, GM-CSF, flt-3, LIF, dsb.) dan bertujuan untuk memastikan penjanaan semula tisu fisiologi atau pembaikan. Selain itu, ciri-ciri spektrum faktor pengawalseliaan stroma dalam setiap jenis tisu dan juga dalam satu organ adalah berbeza. Khususnya, hematopoiesis dan limfopoiesis dengan percambahan dan pembezaan sel hematopoietik dan imunokompeten hanya berlaku pada organ tertentu, dalam sempadan di mana persekitaran mikro stromal beroperasi, menyediakan syarat untuk pematangan sel hematopoietik dan limfoid. Keupayaan sel hematopoietik dan limfoid untuk mengisi semula organ tertentu, membiak dan matang dalam niche mikrostrukturnya bergantung kepada faktor pengawalseliaan persekitaran mikro.

Antara komponen matriks ekstraselular yang dihasilkan oleh sel progenitor mesenchymal multipoten, fibronektin, laminin, kolagen dan proteoglikan, serta CD44 (reseptor hyaluronan dan osteopontin), harus diberi perhatian, yang mengambil bahagian utama dalam mengatur interaksi antara sel dan membentuk matriks ekstraselular dalam sumsum tulang dan tisu tulang. Telah terbukti bahawa sel-sel progenitor mesenchymal multipotent sumsum tulang mencipta persekitaran mikro stromal yang menyediakan isyarat induktif dan pengawalseliaan bukan sahaja kepada MSC, tetapi juga kepada progenitor hematopoietik dan sel stem bukan mesenchymal lain sumsum tulang. Adalah diketahui bahawa penyertaan MSC dalam hematopoiesis ditentukan oleh keupayaan mereka untuk membezakan ke dalam sel stromal yang menyokong hematopoiesis, dan isyarat instruktif ini diterima oleh MSC secara langsung daripada sel stem hematopoietik. Inilah sebabnya mengapa dalam budaya rangkaian sel progenitor stromal berfungsi sebagai asas penyuap untuk pembangunan semua klon sel hematopoietik.

Dalam organisma matang, keamatan hemo- dan limfopoiesis berada dalam keadaan keseimbangan dinamik dengan "perbelanjaan" sel darah matang dan sel sistem imun di pinggir. Oleh kerana sel stroma sumsum tulang dan organ limfoid diperbaharui dengan sangat jarang, penstrukturan semula struktur stroma yang ketara di dalamnya tidak berlaku. Sistem ini boleh dikeluarkan daripada keseimbangan dinamik dengan kerosakan mekanikal pada mana-mana organ hemopoiesis atau limfopoiesis, yang membawa kepada perubahan berurutan seragam yang melibatkan bukan sahaja dan bukan sahaja unsur hematopoietik atau limfoid sebagai struktur stroma organ yang rosak. Dalam proses penjanaan semula reparatif, pangkalan stromal terbentuk terlebih dahulu, yang kemudiannya diisi semula oleh sel hematopoietik atau imunokompeten. Fakta yang sudah lama diketahui ini menjadikan penjanaan semula selepas trauma sebagai model yang mudah untuk mengkaji persekitaran mikro stromal organ hematopoietik. Khususnya, pengosongan mekanikal rongga medula tulang tiub digunakan untuk mengkaji pertumbuhan semula reparatif sumsum tulang - kuretase, yang membolehkan penyingkiran tisu hematopoietik yang cepat dan berkesan dari keadaan keseimbangan dinamik. Apabila mengkaji proses penjanaan semula reparatif komponen hematopoietik dan stromal sumsum tulang selepas pengosongan mekanikal rongga medulla tibia babi guinea, didapati bahawa tiada korelasi langsung antara indeks penjanaan semula sel hematopoietik dan stromal (bilangan sel hematopoietik, kepekatan dan bilangan sel stroma progenitor). Di samping itu, ternyata peningkatan populasi sel progenitor stromal berlaku pada masa yang lebih awal selepas kuretase, dan fibroblas stroma sendiri menjadi positif fosfatase, yang merupakan tipikal tisu osteogenik. Ia juga telah ditubuhkan bahawa kuretase 3-5 tulang tiub membawa kepada pertumbuhan populasi sel ini dalam sumsum tulang tulang yang tidak dikendalikan dan juga dalam limpa, yang dalam babi guinea adalah organ limfoietik secara eksklusif.

Gambaran morfologi proses reparatif dalam sumsum tulang tibiae kuret babi guinea umumnya sepadan dengan data yang diterangkan dalam kesusasteraan yang diperoleh dalam eksperimen ke atas haiwan spesies lain, dan dinamik perubahan yang berlaku selepas penyingkiran tisu hematopoietik adalah sama untuk semua spesies haiwan dan perbezaannya hanya melibatkan parameter masa. Secara morfologi, urutan fasa pemulihan hematopoiesis dalam rongga medulla yang dikosongkan terdiri daripada proses berturut-turut organisasi pembekuan darah, pembentukan tisu tulang berserabut kasar, penyerapannya, perkembangan sinusoid dan pembentukan stroma retikular, yang kemudiannya diisi semula oleh unsur hematopoietik. Dalam kes ini, bilangan sel hematopoietik progenitor dalam proses penjanaan semula tisu sumsum tulang meningkat selari dengan peningkatan kandungan sel stem hematopoietik.

Yu. Gerasimov dan pengarang bersama (2001) membandingkan perubahan dalam bilangan sel hematopoietik dan bilangan sel progenitor stromal dalam fasa individu proses penjanaan semula. Ternyata perubahan kuantitatif dalam sel sumsum tulang dalam tulang kuret sepadan dengan dinamik ciri morfologi penjanaan semula. Penulis mengaitkan penurunan dalam kandungan selular dalam penjanaan semula dalam tempoh tiga hari pertama dengan kematian sel hematopoietik disebabkan oleh kesan buruk persekitaran mikro yang dicipta oleh tisu retikular yang membiak dalam sumsum tulang yang dipelihara di rantau epifisis, serta dengan pembentukan fokus tisu osteoid pada yang terakhir dan kerosakan vaskular semasa kuretase. Pada hari ke-7-12, peningkatan tahap sel nukleus bertepatan dengan kemunculan fokus individu hematopoiesis myeloid di zon percambahan unsur stromal. Pada hari ke-20, kawasan ketara sumsum tulang yang dijana semula dan sinus yang berkembang dengan baik muncul, yang disertai dengan peningkatan ketara dalam jumlah sel. Walau bagaimanapun, bilangan unsur hematopoietik dalam tempoh ini adalah 68% daripada tahap kawalan. Ini konsisten dengan data yang diterbitkan sebelum ini bahawa bilangan sel hematopoietik selepas kuretase mencapai norma hanya pada hari ke-35-40 selepas pembedahan.

Dalam tempoh awal selepas trauma, sumber utama untuk pemulihan hematopoiesis adalah unsur selular tempatan yang dipelihara semasa kuretase. Pada peringkat seterusnya, sumber utama penjanaan semula tisu hematopoietik sumsum tulang adalah sel stem yang mengisi semula zon stromal bebas. Bagi kategori individu sel stromal (endothelial, reticular dan osteogenik), sumber yang memastikan pembentukannya semasa penyusunan semula rongga sumsum tulang masih tidak jelas. Hasil kajian oleh Yu. V. Gerasimov dan pengarang bersama (2001) menunjukkan bahawa dalam sumsum tulang yang dipelihara selepas kuretase, kepekatan sel yang membentuk koloni fibroblas adalah jauh lebih tinggi daripada sumsum tulang biasa. Penulis percaya bahawa kuretase menghasilkan pembersihan terpilih sel hematopoietik yang lebih intensif berbanding sel stromal pembentuk koloni, yang mengambil bahagian dalam pembentukan stroma dan lebih kuat dikaitkan dengan bahan utamanya daripada sel hematopoietik.

Dinamik perubahan dalam bilangan sel yang membentuk koloni fibroblast berkorelasi dengan keamatan proses osteogenesis, penyerapan seterusnya trabekula tulang dan pembentukan stroma retikular, yang dihuni oleh sel hematopoietik. Kebanyakan sel progenitor stromal dalam syarat-syarat tertentu penjanaan semula membentuk tisu tulang berserabut kasar dan stroma retikular. Dalam kes patah tulang femoral di bawah keadaan osteosintesis yang berpanjangan, pada hari ke-5 di zon penjanaan semula kepekatan dan bilangan sel yang membentuk koloni fibroblast meningkat, dan semasa tempoh pembentukan tulang intensif jumlahnya meningkat 6 kali ganda. Adalah diketahui bahawa sel sumsum tulang yang membentuk koloni fibroblast mempunyai sifat osteogenik. Bilangan sel progenitor stromal meningkat sebelum penyelesaian wilayah sumsum tulang yang dikuret oleh sel hematopoietik. Ini sesuai dengan data bahawa sel stromal menyediakan pembentukan persekitaran mikro hematopoietik. Nampaknya, penciptaan persekitaran mikro hematopoietik sepadan dengan tahap tertentu pertumbuhan semula tisu stroma, dan bilangan sel hematopoietik meningkat dengan pengembangan platform stromal yang sesuai untuk hematopoiesis.

Yang paling menarik ialah data pengarang bahawa sejurus selepas kuretase bilangan sel progenitor stromal di bahagian terpencil rangka meningkat. Bermula dari jam keenam dan sehingga hari kedua puluh termasuk, peningkatan lebih daripada dua kali ganda dalam kedua-dua kepekatan dan bilangan sel yang membentuk koloni fibroblast diperhatikan dalam tibia kontralateral. Mekanisme fenomena ini mungkin dikaitkan dengan fakta bahawa kecederaan sumsum tulang besar-besaran membawa kepada pembentukan sejumlah besar bekuan darah dengan pemusnahan serentak sejumlah besar platelet dan pembebasan faktor pertumbuhan yang diperolehi platelet (PDGF) ke dalam darah, yang diketahui menyebabkan percambahan sel yang membentuk koloni fibroblast yang terletak di dalam badan di luar kolam proliferatif. Dalam eksperimen ke atas arnab, pentadbiran tempatan MSC menggalakkan pemulihan tisu rawan sendi lutut yang rosak akibat pembedahan, yang boleh dikaitkan dengan pembentukan kondrosit yang berasal daripada MSC yang disuntik. Walau bagaimanapun, penjanaan semula reparatif kecacatan tulang dalam tikus makmal dipertingkatkan dengan ketara dengan menggunakan sel stem mesenchymal yang disertakan dalam rangka kerja seramik. Oleh itu, boleh diandaikan bahawa jika bukan RBOC, maka beberapa faktor lain yang berasal dari sel stromal yang rosak memberikan kesan rangsangan yang jauh pada percambahan sel progenitor mesenchymal dalam zon sumsum tulang yang utuh dan merangsang penghijrahannya ke kawasan kecacatan sumsum tulang. Sebaliknya, ini bercanggah dengan data kesusasteraan dari tahun-tahun sebelumnya yang menunjukkan bahawa sel stromal yang bertanggungjawab untuk persekitaran mikro, tidak seperti sel hematopoietik, tidak mampu berhijrah dan berasal dari sumber tempatan.

Namun begitu, hasil kajian oleh Yu. Gerasimov dan pengarang bersama (2001) menunjukkan bahawa trauma mekanikal menyebabkan bukan sahaja penstrukturan semula tisu stroma yang tajam dalam tulang yang dikuret, tetapi juga perubahan ketara dalam stroma dalam tulang utuh yang jauh, iaitu, terdapat tindak balas sistemik tisu stroma kepada trauma tempatan. Lebih-lebih lagi, apabila polytrauma ditimbulkan - kuretase berganda - tindak balas ini dipertingkatkan dan diperhatikan bukan sahaja pada tulang yang dikendalikan dan bahagian jauh rangka, tetapi juga dalam organ limfoid, khususnya dalam limpa. Mekanisme tindak balas sistemik seperti tisu stromal sumsum tulang dan limpa kepada trauma tempatan dan polytrauma masih tidak diketahui. Diandaikan bahawa proses ini dikaitkan dengan tindakan faktor humoral yang dirembeskan oleh stroma mesenchymal rongga medula sumsum tulang. Kemungkinan pengeluaran oleh sel stroma sumsum tulang dan limpa faktor humoral tidak spesifik organ yang bertanggungjawab untuk percambahan sel yang membentuk koloni fibroblast dibuktikan oleh data mengenai aktiviti merangsang koloni mereka dalam budaya monolayer sumsum tulang.

Dalam hal ini, perlu diperhatikan bahawa dengan pentadbiran sistemik sel progenitor mesenchymal multipotent, derivatif mereka tidak hanya mengisi sumsum tulang, tetapi juga tisu lain, yang digunakan, khususnya, untuk terapi gen. Telah ditunjukkan bahawa dengan pemberian intravena sejumlah besar MSC dengan genom jenis liar kepada tikus dengan mutasi dalam gen kolagen I, sel penderma menggantikan sehingga 30% sel dalam tulang dan tisu rawan penerima, dan sel stem mesenchymal tetikus yang ditransfeksi merembeskan IL-3 manusia dengan berkesan menyokong kes hematopoiesis manusia untuk hematopoiesis selama 9 bulan. tikus immunodeficient.

[ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

Pengubahsuaian genetik sel stem mesenchymal

Di antara kejayaan pengubahsuaian genetik eksperimen MSC, perlu diperhatikan pemindahan gen faktor IX ke dalam MSC manusia dengan pemindahan sel transfektan berikutnya kepada tikus immunodeficient, yang membawa kepada penampilan faktor antihemofilik B dalam darah selama 8 minggu selepas pemindahan. Dalam eksperimen ini, pengubahsuaian pasca translasi faktor IX oleh y-glutamyl carboxylase telah dijalankan dalam sel yang ditransfeksi. Transduksi MSC dengan pengekodan vektor retroviral faktor manusia IX kurang berjaya - pentadbiran sel-sel ini berikutnya kepada anjing dengan hemofilia B memberikan tahap terapeutik faktor IX, mengekalkan intensiti normal hemostasis pembekuan, selama 12 hari sahaja.

Pemindahan sel stem mesenchymal ke dalam parenkim otak haiwan telah menunjukkan bahawa sel tidak matang penderma diubah menjadi populasi neuron dan glial. Pencantuman derivatif neuron tisu mesenkim penderma yang sihat secara teorinya memungkinkan untuk membetulkan keabnormalan genetik metabolisme otak pada pesakit dengan penyakit Gaucher dan gangguan metabolisme lipid, ganglioside atau karbohidrat lain.

Pencarian eksperimen untuk keadaan untuk transdifferentiation sel stem stromal sumsum tulang ke dalam sel progenitor tisu saraf dan hati sedang dijalankan. Perhatian penyelidik tertumpu pada gabungan induk pembezaan dan media terkondisi khas. Khususnya, untuk mengasingkan kultur utama sel stromal, sel sumsum tulang dibasuh dan digantung semula dalam medium kultur DMEM/F12 (1/1) dengan 10% serum anak lembu janin disemai pada ketumpatan 200,000/cm2. Selepas 24 jam, sel yang tidak melekat dikeluarkan, dan sel seperti fibroblas yang melekat pada plastik dibiakkan selama satu minggu. Untuk pembezaan sel stroma sumsum tulang kepada neuroblas, medium terkondisi yang diperolehi dengan penanaman tiga hari kultur utama fibroblas embrio tetikus digunakan, serta medium DMEM/F12 (1/1) dengan 2% serum anak lembu janin dan penambahan NF 20 ng/ml atau 10-6 M yang digunakan untuk neuroinducers dan neuroinducers tikus yang berbeza. sel stem embrio). Pembezaan sel stromal sumsum tulang ke dalam sel prekursor hepatosit diinduksi dalam medium terkondisi yang dicipta hasil daripada penanaman tiga hari kultur utama sel hati embrio tetikus dalam medium DMEM/F12 (1/1) dengan penambahan 10% serum anak lembu janin.

Di sini perlu diperhatikan sekali lagi bahawa sel pembentuk koloni stroma sumsum tulang adalah heteromorfik dan boleh dibahagikan kepada dua jenis. Jenis pertama termasuk sel seperti fibroblast yang membentuk filopodia dengan nukleus besar dan satu atau dua nukleolus. Jenis kedua diwakili oleh sel berbentuk gelendong kecil. Apabila mengkultur sel kedua-dua jenis dalam medium terkondisi yang diperoleh pada lapisan penyuap fibroblas embrionik tetikus primer, sel yang serupa dengan neuroblas muncul dalam kultur pada hari ke-3 hingga ke-4. Pada peringkat ini, mereka paling kerap mempunyai bentuk berbentuk gelendong dengan satu atau dua proses panjang yang berakhir dengan filopodia. Kurang biasa ialah sel piramid atau stellate dengan dendrit pendek. Dendrit sesetengah neuroblas mempunyai ciri pengembangan (tunas pertumbuhan) dan cawangan di bahagian distalnya, manakala yang lain mempunyai kon pertumbuhan yang berbeza dengan filopodia, di mana dendrit tumbuh. Ciri morfologi yang serupa (tunas dan kon pertumbuhan dengan filopodia) yang wujud dalam neuroblast yang membezakan ke dalam neuron telah diterangkan secara terperinci dalam kajian mengenai neurogenesis. Berdasarkan ini, beberapa penulis menyimpulkan bahawa sel yang mereka temui dalam budaya adalah neuroblast. Khususnya, E. Shchegelskaya dan pengarang bersama (2002) selepas mengkultur kultur utama sel stromal selama dua minggu dalam medium terkondisi berubah setiap hari ke-3 hingga ke-4 mendapati bahawa beberapa sel membiak sambil mengekalkan keadaan yang tidak dibezakan. Secara luaran, sel-sel tersebut menyerupai fibroblas dan dikesan dalam budaya bersama-sama dengan pembezaan neuroblas. Majoriti sel (kira-kira 80%) berada pada tahap pembezaan yang berbeza ke dalam sel-sel tisu saraf, terutamanya ke dalam neuron. Proses dendritik sel-sel ini berada dalam hubungan rapat antara satu sama lain, sehingga sel-sel secara beransur-ansur membentuk bahagian rangkaian saraf pada substrat dalam bentuk helai multiselular yang panjang. Proses dendritik neuroblas menjadi lebih lama, sebahagian daripadanya melebihi panjang badan neuron itu sendiri sebanyak 8-10 kali. Perkadaran sel piramid dan stellate secara beransur-ansur meningkat. Dendrit sel stellate bercabang. Menurut pengarang, pembezaan kemudian sel piramid dan sel stellate berbanding sel berbentuk gelendong sepadan dengan urutan peringkat neurogenesis normal pada haiwan. Akibatnya, penulis menyimpulkan bahawa sel stem stromal sumsum tulang mengalami neurogenesis yang diinduksi, di mana ketiga-tiga jenis neuron utama terbentuk daripada neuroblast secara in vitro. Prekursor sel saraf juga dikesan semasa penanaman sel stromal sumsum tulang selama 3-4 hari dalam medium dengan 2% serum janin dan 20 ng/ml LIF. Tetapi dalam kes ini, sel stem dibahagikan dengan sangat perlahan, pembezaan neuroblast berlaku hanya dalam 30% kes dan mereka tidak membentuk rangkaian neuron. Menggunakan asid retinoik sebagai salah satu pendorong pembezaan sel saraf, Penulis memperoleh sehingga 25-30% sel saraf dalam budaya,dengan unsur glial terutamanya - astrocytes dan oligodendrocytes. Neuron membentuk hanya satu pertiga daripada semua sel saraf, walaupun ia diwakili oleh ketiga-tiga jenis: sel berbentuk gelendong, piramid dan stellate. Pada hari ke-6 membiakkan sel stromal dalam medium dengan asid retinoik, sel-sel saraf menjadi lebih berbeza, dan akson ditemui dalam neuron piramid individu, yang dalam neuroontogenesis normal muncul lebih lewat daripada pembentukan proses dendritik. Menurut pengarang, walaupun hasil rendah sel saraf, kaedah induksi asid retinoik mempunyai kelebihannya: oligodendrocytes dan astrocytes melakukan fungsi myelinating dan nutrisi semasa pertumbuhan dendrit dan akson dan diperlukan untuk pembentukan normal tisu saraf. Oleh itu, untuk pembaikan kawasan yang rosak dalam vivo, lebih baik menggunakan penggantungan neuron yang diperkaya dengan sel glial.

Dalam siri eksperimen kedua, penulis cuba mendorong pembezaan sel stromal sumsum tulang ke dalam sel hati. Selepas tiga hari mengkultur sel stem stromal sumsum tulang dalam medium terkondisi yang diperolehi dengan mengeramkan hepatosit embrio tetikus, sel sfera yang besar ditemui, selalunya binuklear, dengan kemasukan sitoplasma dengan saiz yang berbeza-beza. Sel-sel ini berada pada tahap pembezaan yang berbeza dan berbeza dalam saiz, bilangan nukleus, dan kemasukan dalam sitoplasma. Glikogen dikesan dalam kebanyakan sel ini, berdasarkan mana pengarang mengenal pasti mereka sebagai sel prekursor hepatosit. Oleh kerana tiada sel yang serupa dengan neuroblas ditemui dalam kultur, disimpulkan bahawa medium terkondisi yang diperoleh hasil daripada pengkulturan hepatosit embrio tidak mempunyai faktor pembezaan sel saraf dan, sebaliknya, mengandungi faktor yang mendorong pembezaan sel stroma sumsum tulang ke dalam sel prekursor hepatosit. Kesimpulannya, penulis mencadangkan kehadiran pluripotensi dalam sel stromal sumsum tulang, kerana ia membezakan secara in vitro ke dalam sel saraf atau tisu hati bergantung pada media terkondisi dan induktor yang digunakan.

Sesetengah kajian sememangnya menunjukkan dengan betul pembezaan sel stromal sumsum tulang kepada kardiomiosit, rawan, tulang dan sel tisu saraf. Terdapat bukti bahawa di kalangan sel sumsum tulang terdapat populasi sel stem yang mampu membezakan kepada hepatosit. Berdasarkan data ini, keputusan eksperimen di atas pada tikus masih boleh dianggap sebagai pengesahan lanjut tentang kehadiran dalam sumsum tulang sel stem mesenchymal pluripotent yang mampu membezakan ke dalam sel pelbagai tisu organisma dewasa.

Pemindahan sel stem mesenchymal

Dalam pemindahan klinikal, sel stem mesenchymal manusia boleh digunakan untuk memastikan pengembangan sel stem hematopoietik, serta keturunan prakomitmen awal mereka. Khususnya, pengenalan sel stem hematopoietik autologous dan MSC kepada pesakit kanser selepas kemoterapi dos tinggi mempercepatkan pemulihan bilangan neutrofil dan platelet dalam darah periferi. Pemindahan allo- dan autologous sel stem mesenchymal digunakan untuk merawat pelbagai myeloma, anemia aplastik dan trombositopenia spontan - penyakit yang berkaitan dengan kecacatan utama dalam stroma tisu hematopoietik. Kecekapan terapi sel dalam patologi onkohematologi adalah dalam banyak kes lebih tinggi dengan pengenalan serentak sel stem stromal dan hematopoietik, yang ditunjukkan oleh pengurangan dalam tempoh pasca operasi pemulihan hematopoiesis, penurunan dalam bilangan hasil yang membawa maut akibat pemusnahan bukan selektif sel-sel kanser serantau dan beredar, di mana sel-sel progenitor hematopoietik pesakit itu sendiri. Prospek menggunakan MSC dan sel progenitor mesenchymal multipoten lain dalam amalan klinikal adalah disebabkan oleh kemudahan relatif untuk mendapatkannya daripada aspirasi sumsum tulang, pengembangan dalam kultur dan pemindahan gen terapeutik. Pada masa yang sama, implantasi tempatan sel progenitor mesenchymal multipotent boleh digunakan untuk mengimbangi kecacatan tisu tempatan, dan dalam kes disfungsi sistemik tisu asal mesenchymal, pengenalan mereka ke dalam aliran darah umum tidak dikecualikan.

Penulis karya, di mana prospek penggunaan MSC untuk pemindahan tempatan, sistemik dan terapi gen dianalisis dari sudut pandangan biologi sel stromal, lebih berhati-hati dalam alasan mereka. Sumsum tulang selepas bersalin secara tradisinya dianggap sebagai organ yang terdiri daripada dua sistem utama garisan sel yang jelas - tisu hematopoietik itu sendiri dan stroma sokongan yang berkaitan dengannya. Oleh itu, sel stem mesenchymal sumsum tulang pada mulanya dianggap secara eksklusif sebagai sumber asas stromal untuk pengeluaran faktor pengawalseliaan persekitaran mikro hematopoietik. Kemudian perhatian penyelidik beralih kepada mengkaji peranan MSC sebagai sumber batang tisu rangka. Data terkini menunjukkan potensi yang tidak dijangka untuk pembezaan sel stromal sumsum tulang dengan pembentukan tisu saraf atau otot. Dalam erti kata lain, sel stem mesenchymal mempamerkan keplastikan transgermal - keupayaan untuk membezakan kepada jenis sel secara fenotip tidak berkaitan dengan sel-sel tisu asal. Pada masa yang sama, beberapa aspek biologi sel stroma sumsum tulang masih tidak jelas dan tidak dapat diselesaikan baik dari segi biologi umum dan dalam butiran individu, termasuk pengenalan, sifat, asal, perkembangan dan fungsi dalam vivo sel stroma sumsum tulang, serta potensi pembezaan yang dibenarkan ex vivo dan kemungkinan penggunaan terapeutik dalam vivo. Data yang diperolehi mengenai potensi MSC, serta hasil kajian potensi regeneratif sel stem lain, adalah bertentangan dengan dogma yang ditubuhkan dalam biologi.

Apabila dibiakkan pada ketumpatan rendah, sel stem stromal sumsum tulang membentuk koloni yang berbeza, masing-masing berasal daripada sel progenitor tunggal. Peratusan sel progenitor stromal dalam sel sumsum tulang bernukleus, ditentukan oleh keupayaan membentuk koloni, sangat bergantung pada kedua-dua keadaan kultur dan spesies MSC. Sebagai contoh, dalam tikus, kehadiran sel penyuap sumsum tulang yang disinari dan serum dalam kultur adalah sangat diperlukan untuk mendapatkan bilangan maksimum sel progenitor stromal, manakala pada manusia, kecekapan pembentukan koloni sel stem mesenchymal adalah bebas daripada kedua-dua penyuap dan medium kultur. Bilangan faktor mitogenik yang diketahui yang merangsang percambahan sel progenitor stromal adalah terhad. Ini termasuk PDGF, EGF, FGF, TGF-b dan IGF1. Di bawah keadaan kultur yang optimum, garisan MSC poliklonal boleh menahan lebih daripada 50 pembahagian sel secara in vitro, menjadikannya mungkin untuk memperoleh berbilion sel stromal sumsum tulang daripada 1 ml aspirasinya.

Walau bagaimanapun, populasi sel stromal sumsum tulang adalah heterogen, yang ditunjukkan oleh kedua-dua kebolehubahan dalam saiz koloni, kadar pembentukannya yang berbeza, dan pelbagai morfologi selular, yang meliputi julat dari berbentuk gelendong seperti fibroblast kepada sel rata yang besar. Semasa pembangunan budaya sedemikian, heterogeniti fenotip juga diperhatikan selepas 20 hari. Sesetengah koloni dicirikan oleh ekspresi fosfatase alkali yang tinggi, yang lain tidak menyatakannya sama sekali, dan koloni jenis ketiga adalah fosfatase-positif di kawasan tengah dan fosfatase-negatif di pinggir. Koloni individu membentuk nodul tisu tulang (permulaan mineralisasi matriks ditandai dengan pewarnaan dengan alizarin merah atau untuk kalsium menurut Van Koss). Di koloni lain, pengumpulan lemak berlaku, dikenal pasti dengan pewarnaan G dengan minyak merah. Kurang kerap, koloni sel stem mesenchymal membentuk rawan yang diwarnai dengan warna biru Alcian).

Selepas pemindahan ektopik ke dalam haiwan eksperimen, garis MGK poliklonal membentuk tulang ektopik dengan stroma retikular yang dikaitkan dengan myelopoiesis dan adiposit, dan, lebih jarang, dengan tisu rawan. Apabila garis monoklonal sel stromal sumsum tulang dipindahkan, chimerism diperhatikan dalam beberapa kes, di mana tulang de novo terdiri daripada sel tisu tulang, mengandungi stroma dan adiposit asal penderma, manakala sel-sel keturunan hematopoietik dan sistem vaskular berasal dari penerima.

Keputusan kajian ini mengesahkan sifat batang sel progenitor stromal sumsum tulang dari mana garis klon diperoleh. Mereka juga menunjukkan bahawa tidak semua sel klonogenik dalam kultur adalah sel stem berbilang kuat. Sesetengah penyelidik percaya, dan kami berkongsi pendapat mereka, bahawa maklumat yang paling boleh dipercayai tentang potensi pembezaan sebenar klon individu hanya boleh diperolehi dalam vivo selepas pemindahan, dan bukan dengan menentukan fenotip terbitan mereka secara in vitro. Ungkapan dalam budaya penanda fenotip osteo-, kondro-, atau adipogenesis (ditentukan oleh mRNA atau teknik histokimia) dan juga penghasilan matriks bermineral tidak mencerminkan tahap pluripotensi klon individu dalam vivo. Oleh itu, pengenalpastian sel stem dalam sekumpulan sel stromal adalah mungkin hanya posterior, di bawah keadaan yang sesuai ujian pemindahan biologi. Khususnya, kondrogenesis sangat jarang diperhatikan dalam sistem pemindahan terbuka, manakala pembentukan tulang rawan jauh dari luar biasa dalam sistem tertutup seperti ruang resapan atau kultur mikrojisim in vitro sel stromal, di mana ketegangan oksigen rendah tempatan dicapai, yang menggalakkan pembentukan tisu tulang rawan. Oleh itu, walaupun teknik pemindahan, serta keadaan kultur in vitro yang tidak spesifik, sangat mempengaruhi julat pembezaan MSC.

Pemindahan eksperimen di bawah keadaan eksperimen yang ditetapkan ialah piawaian emas untuk menentukan potensi pembezaan sel stromal sumsum tulang dan elemen utama dalam pengenalannya. Dari segi sejarah, kajian mengenai pemindahan sel stromal sumsum tulang dikaitkan dengan masalah umum pemindahan sumsum tulang. Telah ditubuhkan bahawa persekitaran mikro hematopoietik dicipta dengan memindahkan garisan sel stromal sumsum tulang dan menyediakan perkembangan ektopik tisu hematopoietik dalam zon pemindahan. Asal usul persekitaran mikro dari penderma, dan tisu hematopoietik dari tuan rumah membolehkan kita menganggap tulang ektopik sebagai pemindahan sumsum tulang "terbalik" yang benar. Pemindahan tempatan sel stromal sumsum tulang menggalakkan pembetulan kecacatan tulang yang berkesan, lebih ketara daripada dengan penjanaan semula reparatif spontan. Beberapa kajian praklinikal mengenai model eksperimen telah menunjukkan dengan meyakinkan kemungkinan menggunakan pemindahan sel stroma sumsum tulang dalam ortopedik, walaupun kerja dan analisis yang paling teliti diperlukan untuk mengoptimumkan kaedah ini, walaupun dalam kes yang paling mudah. Khususnya, keadaan optimum untuk pengembangan sel stromal osteogenik ex vivo masih belum ditubuhkan, struktur dan komposisi pembawa yang ideal, serta bilangan sel yang diperlukan untuk pertumbuhan semula tulang volumetrik, masih belum berkembang.

Sebagai tambahan kepada penggunaan sel stromal sumsum tulang ex vivo untuk penjanaan semula tisu asal mesenkim, keplastikan MSC yang tidak lazim membuka potensi aplikasi untuk penjanaan semula sel saraf atau penghantaran produk gen ke CNS. Pada dasarnya, ini memudahkan terapi sel untuk kerosakan sistem saraf, kerana tidak perlu mendapatkan sel stem saraf manusia autologous. Potensi aplikasi sel sumsum tulang untuk penjanaan kardiomiosit dan sel progenitor miogenik kedua-dua asal stromal dan extrastromal sebenar telah dilaporkan.

Eksperimen sedang dijalankan pada pemindahan sistemik sel stromal sumsum tulang untuk rawatan penyakit rangka biasa. Tidak ada keraguan bahawa sel stromal sumsum tulang adalah populasi yang bertanggungjawab untuk gangguan genetik dalam penyakit rangka, yang digambarkan dengan baik oleh pemindahan vektor maklumat genetik menggunakan sel-sel ini, yang membawa kepada pembentukan tisu tulang patologi dalam haiwan eksperimen. Walau bagaimanapun, keupayaan sel stroma untuk menanam, memahat, membiak dan membezakan dalam tulang rangka selepas dimasukkan ke dalam aliran darah am masih belum terbukti.

Ini sebahagiannya kerana dalam pemindahan sumsum tulang standard, stroma tidak dipindahkan bersama-sama dengan tisu hematopoietik, jadi kriteria ketat untuk menilai kejayaan penggabungan sel stroma yang ditadbir secara sistemik masih belum dibangunkan. Harus diingat bahawa kehadiran gen penanda dalam ekstrak tisu atau pengasingan sel-sel asal penderma dalam budaya tidak menunjukkan engraftment sel, tetapi hanya kelangsungan hidup mereka. Malah suntikan intra-arteri sel stromal sumsum tulang ke dalam anggota tetikus boleh membawa kepada hampir sifar engraftment, walaupun pada hakikatnya sel-sel asal penderma ditemui dalam jumlah besar dalam mikrovaskular sumsum tulang. Malangnya, sel tersebut biasanya digambarkan sebagai "dicantumkan" hanya berdasarkan pengesanan gen penanda untuk sel penderma dalam budaya ex vivo. Di samping itu, bukti yang meyakinkan tentang integrasi jangka panjang sel-sel yang dibezakan dan berfungsi secara aktif asal penderma dalam tisu yang dikaji mesti disediakan. Dalam banyak makalah yang diterbitkan yang melaporkan tentang pembentukan sel stroma sumsum tulang dalam rangka, ketiadaan data yang jelas seperti ini sangat menarik. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa beberapa eksperimen haiwan yang betul sememangnya telah mewujudkan engraftment terhad tetapi nyata sel progenitor stromal selepas pentadbiran sistemik mereka.

Data ini konsisten dengan hasil kajian tentang kemungkinan menghantar sel progenitor myogenic sumsum tulang kepada otot melalui sistem vaskular. Walau bagaimanapun, tidak boleh dilupakan bahawa kedua-dua tisu rangka dan otot terbentuk semasa perkembangan dan pertumbuhan berdasarkan pergerakan sel ekstravaskular yang menggunakan proses migrasi yang tidak melibatkan peredaran darah. Jika laluan peredaran bebas untuk menghantar sel progenitor ke tisu fasa pepejal wujud, adakah mungkin untuk mengandaikan kewujudan sel progenitor mesenchymal yang beredar secara fisiologi? Apakah asal usul sel-sel ini dalam kedua-dua organisma yang sedang berkembang dan selepas bersalin, dan bagaimana ia menembusi dinding vaskular? Penyelesaian soalan-soalan ini nampaknya benar-benar perlu dan memerlukan analisis praklinikal yang paling teliti. Walaupun selepas jawapan kepada soalan-soalan ini ditemui, aspek kinetik bermasalah yang berkaitan dengan pertumbuhan rangka dan pembentukan semula tisu penghubung akan kekal tidak dapat diselesaikan. Pada masa yang sama, rawatan gangguan osteogenesis dengan menggantikan keseluruhan populasi sel progenitor rangka bermutasi dengan unsur stromal yang sihat nampaknya merupakan prospek klinikal yang sebenar. Dalam kes ini, zon patah tempatan atau ubah bentuk akibat osteogenesis patologi, serta perubahan yang merosakkan dalam tisu tulang, boleh diperbetulkan menggunakan sel stem stromal yang dibiakkan secara in vitro. Oleh itu, adalah dinasihatkan untuk menumpukan penyelidikan masa depan mengenai masalah transformasi atau pembetulan genetik sel progenitor osteogenik bermutasi autologus ex vivo.

Kejuruteraan genetik sel, jangka pendek atau kekal, telah menjadi asas biologi selular dan molekul, sumber kepada banyak penemuan saintifik mengenai peranan protein individu dalam metabolisme selular secara in vitro dan in vivo. Penggunaan teknologi molekul untuk pembetulan patologi keturunan dan penyakit manusia sangat menjanjikan untuk perubatan praktikal, kerana sifat sel stem stromal sumsum tulang memungkinkan untuk membangunkan skema pemindahan unik untuk pembetulan penyakit genetik rangka. Pada masa yang sama, sel prekursor mesenchymal boleh diperolehi dengan mudah daripada penerima masa depan, mereka boleh menerima manipulasi genetik dan mampu membiak dalam kuantiti yang banyak dalam tempoh yang singkat. Penggunaan sel stem mesenchymal membolehkan seseorang mengelakkan batasan dan risiko yang berkaitan dengan penghantaran bahan maklumat genetik terus kepada pesakit melalui binaan vektor intravaskular. Strategi serupa boleh digunakan untuk sel stem embrio, tetapi sel stromal sumsum tulang autologus selepas bersalin adalah bahan yang lebih disukai, kerana pengenalannya tidak termasuk komplikasi pasca pemindahan imunologi yang mungkin. Untuk mencapai kesan jangka pendek, sebagai contoh, untuk mempercepatkan pertumbuhan semula tulang, kaedah yang paling optimum ialah pengubahsuaian genetik sel stem mesenchymal menggunakan elektroporasi, gabungan kimia, lipofection, plasmid dan binaan adenoviral. Khususnya, pemindahan virus ke dalam sel stromal sumsum tulang BMP-2 telah terbukti berkesan dalam mempercepatkan pertumbuhan semula tulang dalam polytrauma eksperimen. Penciptaan binaan vektor adenoviral adalah lebih baik kerana ketiadaan ketoksikan. Walau bagaimanapun, pengubahsuaian genetik sel stromal sumsum tulang dalam kes ini dicirikan oleh kestabilan yang sangat rendah. Di samping itu, sel stromal sumsum tulang yang berubah secara normal memerlukan penggunaan pembawa vektor maklumat genetik yang 10 kali lebih berjangkit daripada jenis sel lain, yang meningkatkan peratusan kematian sel yang ditransfeksi dengan ketara.

Rawatan penyakit resesif yang disebabkan oleh aktiviti biologi rendah atau sifar gen tertentu memerlukan pengubahsuaian jangka panjang atau kekal sel stem mesenchymal, yang memerlukan penggunaan virus berkaitan adeno, retrovirus, lentivirus atau chimera adeno-retroviral. Kawasan pengangkutan virus ini mampu memindahkan transfek DNA yang besar (sehingga 8 kb). Kesusasteraan saintifik telah melaporkan aktiviti biologi eksogen sel stromal sumsum tulang yang ditransfeksi dengan konstruk retroviral yang mengekodkan sintesis molekul pengawalseliaan dan penanda - IL-3, CD2, faktor VIII, serta enzim yang terlibat dalam sintesis L-DOPA. Walau bagaimanapun, walaupun dalam kajian ini, penulis menunjukkan beberapa batasan yang perlu diatasi sebelum aplikasi praktikal teknologi ini. Masalah pertama adalah untuk mengoptimumkan proses pengubahsuaian MSC ex vivo. Adalah diketahui bahawa percambahan jangka panjang (3-4 minggu) sel stromal sumsum tulang secara in vitro mengurangkan pemindahannya. Pada masa yang sama, untuk mencapai tahap pengubahsuaian genetik MSC yang tinggi, adalah perlu untuk menjalankan beberapa kitaran pemindahan. Masalah kedua dikaitkan dengan tempoh ekspresi gen terapeutik, yang tidak melebihi empat bulan lagi. Penurunan semula jadi dalam ekspresi gen yang berkesan adalah disebabkan oleh ketidakaktifan promoter dan kematian sel yang diubah suai. Dengan prospek umum pemindahan maklumat genetik menggunakan sel stem mesenchymal, hasil kajian awal menunjukkan keperluan untuk mengoptimumkan lagi kaedah transfeksi ex vivo, pilihan promoter yang mencukupi yang mengawal aktiviti biologi ke arah yang dikehendaki, dan peningkatan dalam keupayaan sel stroma sumsum tulang yang diubah suai untuk mengekalkan diri dalam vivo selepas pemindahan. Perlu diingatkan bahawa penggunaan konstruk retroviral untuk mengubah suai sel stromal sumsum tulang ke arah yang dikehendaki tidak selalu memerlukan engraftment mandatori mereka. Sel stem mesenchymal yang ditransmisikan boleh melakukan fungsi pembetulan terhadap latar belakang kediaman yang stabil dan tanpa penggabungan fizikal aktif yang wajib dan berfungsi dalam tisu penghubung. Dalam kes ini, mereka harus dianggap sebagai pam mini biologi yang menghasilkan faktor in vivo, kekurangan yang menentukan manifestasi patologi genetik.

Penggunaan sel stromal sumsum tulang yang diubah untuk rawatan patologi genetik yang dominan, yang dicirikan oleh ekspresi gen dengan aktiviti biologi patologi atau tidak normal, adalah lebih bermasalah, kerana dalam kes ini adalah perlu untuk menyekat pemindahan atau pelaksanaan maklumat genetik yang terdistorsi. Salah satu kaedah kejuruteraan genetik ialah penggabungan semula homolog sel stem embrio untuk mencipta haiwan transgenik. Walau bagaimanapun, tahap penggabungan semula homolog yang sangat rendah dalam kombinasi dengan masalah pengenalan, pemisahan dan pengembangan rekombinan tersebut tidak mungkin menyumbang kepada penggunaan meluas kaedah ini dalam masa terdekat, walaupun kaedah teknologi baru dibangunkan. Pendekatan kedua dalam terapi gen patologi dominan adalah berdasarkan pembetulan automatik DNA yang rosak, kerana mutasi genetik boleh diperbetulkan dengan memperkenalkan DNA eksogen dengan urutan yang dikehendaki (oligonukleotida DNA pendek atau oligonukleotida RNA/DNA chimeric), yang mengikat kepada homolog dalam genom yang rosak. Pilihan ketiga melibatkan menyekat penghantaran maklumat patologi, yang dicapai melalui penggunaan oligonukleotida yang direka khusus yang mengikat gen tertentu untuk membentuk struktur heliks ternary yang menghapuskan kemungkinan transkripsi.

Walaupun pembetulan penyakit genetik pada tahap genom kekal sebagai kaedah terapeutik yang paling optimum dan pilihan, mRNA juga merupakan vektor yang menjanjikan (mungkin lebih mudah diakses) untuk menyekat gen negatif yang dominan. Molekul protein dengan oligonukleotida antisense atau jujukan lengkap yang menyekat pengikatan mRNA pada radas biosintetik selular telah lama digunakan untuk menghalang terjemahan dan/atau meningkatkan degradasi mRNA. Di samping itu, RNA terkandas dua mendorong kemerosotan mRNA yang cepat, mekanisme yang masih tidak jelas. Walau bagaimanapun, tidak mungkin penyingkiran mRNA yang ditranskripsikan daripada alel mutan dengan mutasi pendek atau tunggal akan menggalakkan ekspresi mRNA alel normal. Alternatifnya ialah penggunaan ribosintesis kepala tukul dan jepit rambut, yang mempunyai keupayaan untuk mengikat kawasan mRNA yang sangat spesifik dengan induksi seterusnya pembelahan dan penyahaktifannya semasa terjemahan. Kemungkinan menggunakan kaedah ini dalam terapi osteogenesis patologi sedang dikaji. Tidak kira apa sebenarnya sasaran - elemen genomik atau sitoplasma, kejayaan teknologi terapi gen baru akan ditentukan oleh kecekapan kemasukan reagen dalam sel stroma sumsum tulang ex vivo, pilihan optimum vektor tertentu dan keupayaan stabil sel stem mesenchymal untuk menyatakan faktor yang diperlukan dalam vivo.

Oleh itu, penemuan sel stem mesenchymal dengan sifat-sifatnya yang tidak dijangka mewujudkan skema konsep baru untuk pembangunan garisan sel. Walau bagaimanapun, penyelidikan antara disiplin lanjut diperlukan untuk memahami peranan biologi sel stem stromal, sifatnya, keupayaan mereka untuk menyahbezakan atau menyahbezakan, kepentingan fisiologinya semasa perkembangan embrio, pertumbuhan selepas bersalin, kematangan dan penuaan, serta dalam penyakit manusia.