Стратегии за терапия със стволови/прогениторни клетки за бъбречно увреждане

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

ЧАСТ Ⅳ: Стволови/прогениторни клетки в бъбрека: характеристики, насочване, координация и поддръжка

Jiewu Huang, Yaozhong Kong, Chao Xie и Lili Zhou

НАТИСНЕТЕ ТУК ЗА ЧАСТ 3

• Предварителна подготовка

Следбъбрекнараняване, BMSC, EPC, HSC ибъбрекстволовите/прогениторните клетки мигрират в увредената област, но местната микросреда може също да доведе до тяхната апоптоза поради исхемия, възпаление, дефицит на кислород и хранене и регулиране на оксидативния стрес, както и имунологично отхвърляне. Проучванията показват, че функцията на EPCs и BMSCs при ХБН е силно нарушена [200-202]. Несъмнено ефикасността на стволовите/прогениторните клетки зависи преди всичко от способността им да мигрират в увредените зони и времето им за оцеляване. Изглежда необходима стратегия за подобряване на насочването и оцеляването на стволовите клетки.

Прекондиционирането на стволови клетки е обещаващ начин за нас. Тези стратегии включват инкубация или съвместно инжектиране с цитокини или химични съединения, стимулиране на хипоксия и генетична модификация [203]. Хипоксично или ултразвуково предварително кондициониране, инкубация с TGF- 1 или IGF-1 и съвместно инжектиране с еритропоетин могат да увеличат експресията на CXCR4 в BMSC, като допълнително насърчават насочването на BMSC къмбъбрекпрез CXCR4/SDF-1 оста [128,168, 204-210]. Лефлуномид също повишава мобилизирането на BMSCs, HSCs и EPCs в периферната кръв и насърчава тяхната миграция внараненбъбрек[211]. Хипоксичното предварително кондициониране регулира експресията на CXCR7 в BMSC [212] и не само подобрява хемотаксиса на BMSC, но също така подобрява секрецията на терапевтични разтворими фактори, като VEGF, IGF -1, HGF, FGF и ангиопоетин и повишава жизнеспособността на клетките в увредената област [128,159,213]. Предварителната подготовка със севофлуран също може да доведе до защитни ефекти върху оцеляването на BMSC чрез минимизиране на апоптозата и възстановяване на загубата на потенциал на митохондриалната мембрана [214]. Еритропоетинът може не само да подобри пролиферацията и бъбречната защитна функция на BMSCs [215,216], но и да защитибъбрекчрез засилване на мобилизирането и набирането на EPC [217,218]. Предварителното лечение със статини подобрява оксидативния стрес, инхибира възпалителния отговор в увредения бъбрек, увеличава преживяемостта на имплантираните BMSC [219], а също така увеличава набирането на EPC и намалява апоптозата [220]. Предварителното третиране на BMSCs с мелатонин повишава тяхното оцеляване след миграция в увредения бъбрек [221, 222]. Прилагането на пиоглитазон може да подобри функцията на MSCs и EPCs чрез намаляване на стреса на ендоплазмения ретикулум и митохондриалното сливане [223-226]. Предварителното лечение с инхибитора на дипептидил пептидаза-4 ситаглиптин, средство за базирани на инкретин терапии за диабет тип 2 [227], може да подобри мобилизацията на EPC чрез повишаване на плазмените концентрации на SDF-1, вероятно е ефективна стратегия за лечение на диабетна нефропатия [228].

Генетичната модификация също е полезен начин за предварителна подготовка за подобряване на насочването на стволови клетки към бъбрека. CXCR4-свръхекспресиращите BMSC, конструирани от лентивирусна инфекция, имат по-силна способност да се насочат към бъбреците и засилени паракринни действия за производство на HGF, BMP-7 и противовъзпалителния цитокин IL-10 [229 ]. Модифицираните с каликреин BMSC чрез лентивирусна инфекция също имат по-силни антиоксидантни, антиапоптотични, противовъзпалителни и ангиогенни ефекти върху бъбречно увреждане [230]. Свръхекспресиращите MiR-let7c BMSC могат да доставят повече miR-let7c чрез EVs до увредени бъбреци, допълнително намаляване на експресията на гени, свързани с фиброзата и бъбречна фиброза [231]. MiR-126-свръхекспресиращите BMDCs имат подобрена способност да се мобилизират в наранени зони чрез регулиране на CXCR4/SDF-1 оста [232].

cistanche pharma specialзабъбрек

• Приложение на биоактивни молекули, секретирани от стволови/прогениторни клетки

Както е описано по-горе, много изследвания показват, че биоактивните молекули, секретирани от стволови/прогениторни клетки, също играят важна роля при възстановяването на бъбречната функция. Тяхното приложение може да има множество предимства в клиничните приложения, включително предотвратяване на стволови/прогениторни клетки от директно изследване на увредената микросреда и по-лесен процес на производство и съхранение [233]. Функцията на стволовите клетки при ХБН е нарушена и алогенните стволови клетки могат да бъдат отхвърлени, така че използването на биоактивни молекули, секретирани от стволови клетки, е потенциална стратегия за преодоляване на този проблем. Теоретично, безклетъчните терапии могат да покажат превъзходна безопасност в сравнение с директното доставяне на стволови клетки. Кондиционираната среда, получена от BMSC, насърчава регенерацията на увредена бъбречна тъкан, намалява бъбречното възпаление и фиброзата и възстановява микроваскуларната структура при едностранна уретерална обструкция (UUO), 5/6 нефректомия и модели на диабетна нефропатия[48,{{9} }]. Ефектът на EVs от BMSCs върху възстановяването на бъбреците е подобен на администрирането с BMSCs, така че прилагането на EVs също е потенциална стратегия за нас. Проучванията показват, че алогенните резидентни на бъбреците MSC-получени EV могат да намалят апоптозата, да подобрят тубулната пролиферация и образуването на тубули и да намалят възпалителната клетъчна инфилтрация в IRI и UUO модели [170, 237]. Освен това както автоложните, така и алогенните EVs, получени от BMSC, могат да подобрят бъбречната функция при IRI, лекарствено индуцирана нефропатия, UUO и модели на субтотална нефректомия [169,177,178,238-241].

цистанче билкаможе да лекува бъбречно заболяване подобрявабъбречна функция

• Биоматериали

Биоматериалите, които могат да подобрят миграцията на стволови/прогениторни клетки, да подобрят тяхната функция и да осигурят благоприятна микросреда, също трябва да бъдат взети под внимание [242]. Както е описано по-горе, биоактивните молекули, секретирани от стволови клетки, показват много предимства при възстановяване на бъбречната функция, но те са нестабилни и бързо се разграждат in vivo. За поддържане на определена концентрация в кръвта е необходим протокол за многократно приложение. Биоматериали като хидрогел, който осигурява контролирано повторно освобождаване на биоактивни фактори, могат да решат този проблем [243]. EV също изискват често дозиране, тъй като те бързо се изчистват от тялото от ретикулоендотелната система след инжектиране в кръвообращението [244]. Предварителната подготовка с биоматериали е обещаваща стратегия за преодоляване на бързото изчистване. Комбинирането или опаковането на EVs в матрица от биоматериал може да поддържа тяхната бионаличност след приложение, позволявайки продължително и контролирано освобождаване, за да се подобри терапевтичната ефикасност [159]. Хидрогеловете, особено модифицираните хидрогелове, могат да подобрят задържането и стабилността на EV [245]. Проучване показва, че един вид мезоразмерни наночастици могат да опаковат малки молекули и дори големи биомолекули като ДНК, която не зависи от капсулирания товар и показва 26-кратна бъбречна селективност без странични ефекти като имунни реакции, както и чернодробно или бъбречно увреждане [246]. Предварителната подготовка с биоматериали може също да подобри оцеляването, присаждането и насочването на стволовите клетки. Инжекционните биоматериали като хидрогелове могат да увеличат задържането на стволови клетки след трансплантация [242]. MSC сфероидите, уловени в Arg-Gly-Asp-модифицирани алгинатни хидрогелове, показват намалена апоптоза и повишена преживяемост, както и секреция на VEGF след трансплантация [247]. В допълнение, съдбата на стволовите/прогениторните клетки, насочващи се към увредените области, зависи главно от местната микросреда. Биоматериалите биха могли да осигурят микросреда, подобна на ниша на стволови клетки, за трансплантирани стволови/прогениторни клетки in vivo [159]. Предварителната подготовка на про-оцеляващите пептиди с бавно освобождаваща се колагенова матрица може да подобри оцеляването на BMDC след исхемично увреждане [248]. Порестите алгинатни криогелове, синтетична ниша, могат да подобрят паракринните ефекти на MSC [249]. Освен това, използването на биомиметичен макропорест полиетиленгликол хидрогел е ефективен метод за значително насърчаване на размножаването на HSCs преди трансплантация in vitro чрез имитиране на естествената микросреда на HSCs [250].

растение цистанче

• Биоинженерни методи

Биоинженерството може да бъде потенциална стратегия за заместване на увредени бъбреци в бъдеще. Китамура и др. установиха, че бъбречните стволови/прогениторни клетки в S3 сегмента са в състояние да възстановят триизмерна нефрон-подобна структура in vitro [72]. Освен това има три основни протокола за индуциране на образуването на човешки бъбречни органоиди от бъбречни прогениторни клетки от ESCs или индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSCs) [251]. Първият протокол, предложен от Taguchi et al, които са вдъхновени от анализа на популации на ембрионални бъбречни прекурсорни клетки, конструира бъбречни органоиди, базирани на прогениторни клетки на бъбреците, чрез ESCs или iPSCs [252]. Протоколът Taguchi индуцира ESCs или iPSCs в бъбречни прогениторни клетки, които след това генерират бъбречни тубули и подобни на гломерули структури и са ефективно васкуларизирани след трансплантация [253]. Вторият протокол, наречен протокол Takasato, използва двуизмерна индукция на бъбречни прогениторни клетки, последвана от триизмерна култура, генерираща бъбречни органоиди, които съдържат нефрони, събирателни канали и интерстициум, както и ендотелни клетки, въз основа на приемането на ESC или iPSC. Бъбречните органоиди проявяват абсорбираща способност за декстран [254-256]. Третият протокол, протоколът Morizane, подобно на протокола Takasato, е разделен на двуизмерни и триизмерни стъпки, но изисква по-малко време за конструиране на органоиди, съдържащи епителни нефроноподобни структури [257]. Функционален бъбрек, получен от ESC/iPSC органоидите, които могат да бъдат извлечени от собствените клетки на пациентите, представляват голям потенциал за бъбречнозаместителни терапии в бъдеще [258]. Въпреки това има много предизвикателства, които трябва да бъдат преодолени преди прилагането на органоиди на бъбреците при хора, включително стратегии за подобряване на скалируемостта и васкуларизацията на органоидите. Нещо повече, установено е, че клетките в органоидите на бъбреците са много по-незрели от клетките в бъбреците на възрастни и в органоидите има ненасочени не-бъбречни клетки [251].

Прилагането на скеле на децелуларизиран извънклетъчен матрикс (ECM) осигурява 3D среда, имитираща естествените тъкани. Формите, които включват гелове, пластири, секции, блокове и покрития, също ще играят значителна роля в регенеративната медицина и биоинженерството в бъдеще [242]. ЕСМ скелета от бъбрек, в които няма клетки или важни клетъчно-асоциирани имуногенни маркери, а само нативна бъбречна архитектура и извънклетъчен матричен протеин, създават ниша, подобна на естествените бъбречни тъкани, улесняват набирането на стволови/прогениторни клетки, засилват неоваскуларизацията и насърчават възстановяването на бъбречната функция [259,260]. dECM скелета от свине, запазване на естествената бъбречна архитектура, екстрацелуларни компоненти и непокътната васкулатурна мрежа, може би обещаваща платформа за бъбречно биоинженерство поради бъбречен дефицит за заместващо лечение [261]. Третираните с SDS ECM скелета от свине не показват цитотоксичност към първичните човешки бъбречни клетки и потисната имунореактивност чрез пълното изчистване на свински клетъчен материал [262]. Проучване показва, че след имплантиране на свински dECM скелет в свински бъбрек, скелето лесно се реперфузира, може да поддържа кръвно налягане и се толерира по време на периода на изследване без кръвна екстравазация. Въпреки това, възпалителни клетки и пълна тромбоза също могат да бъдат наблюдавани [263]. В едно проучване изследователите засаждат миши ESCs в dECM скелета на бъбреците на плъхове, за да индуцират рецелуларизация и изграждане на органоиди in vitro и след това да ги имплантират в плъх с унинефректомия . Резултатът показва, че тези рецелуларизирани скелета лесно се реперфузират, могат да понасят кръвно налягане и да произвеждат урина без изтичане на кръв за приблизително 2 седмици [264]. Въпреки че регенерацията на функционални цели органи не е осъществена и все още има много препятствия, които трябва да бъдат преодолени, комбинацията от стволови/прогениторни клетки и ECM скелета ще преодолее тези предизвикателства един ден и ще постигне напредък в регенеративната медицина [265].

какво е цистанче