Terapie CKD založená na SVF (adipose Tissue Derived MSC). (StemCell&CKD)

Úvod:

Chronické onemocnění ledvin (CKD) je onemocnění se znepokojivě rostoucí prevalencí (8 - 16 %) spojené s mortalitou [1]. CKD může progredovat do konečného stádia renálního onemocnění (ESRD), což vyžaduje renální substituční terapii. ESRD v současnosti představuje 6,3 % výdajů na Medicare ve Spojených státech a předpokládá se, že do roku 2015 vzroste o 85 % [2]. Ve studii provedené mezi venkovským obyvatelstvem v Bangladéši byla zjištěna celková prevalence CKD asi 19 % [3]. ESRD má navíc velký vliv na kvalitu života a očekávanou délku života [4]. Proto je velmi důležité vyvinout terapeutické intervence k prevenci, zmírnění nebo zpomalení progrese selhání ledvin.

Diabetes mellitus a hypertenze představují hlavní příčiny CKD a zahájení dialýzy [5]. Kromě toho mohou glomerulární onemocnění, podvýživa, infekční onemocnění a akutní poškození ledvin vést k ESRD, což přispívá ke zvýšené globální zátěži úmrtí [6]. Současné léčebné modality se často nezaměřují na hlavní faktory, které přispívají k progresi renálního onemocnění [7]. Léčba CKD se v současnosti většinou zaměřuje na kontrolu predisponujících faktorů a doplnění homeostatických funkcí ledvin, nikoli však na léčbu samotné nemocné ledviny. Opět kvůli nedostatku vhodných zařízení nebo finančním omezením nejsou lidé z rozvojových zemí, jako je Bangladéš, schopni pokračovat v dlouhodobé nebo celoživotní dialýze. Chronická glomerulární a tubulární intersticiální fibróza je běžnou cestou k ESRD, často spojená s apoptózou, oxidačním poškozením, fibrózou a mikrovaskulární vzácností. Bohužel regenerační potenciál ledvin je za chronických stavů omezený a neefektivní pro prevenci progresivní glomerulosklerózy a tubulo-intersticiální fibrózy [8]. Léčebné strategie, které podporují buněčnou regeneraci, mohou proto nabízet dobré alternativy pro pacienty s CKD.

Stromální vaskulární frakce (SVF):

SVF tukové tkáně je bohatým zdrojem preadipocytů, mezenchymálních kmenových buněk (MSC), endoteliálních progenitorových buněk, T buněk, B buněk, žírných buněk a také makrofágů tukové tkáně [9,10]. SVF je složkou lipoaspirátu získaného liposukcí podkožní tkáně. Lipo-aspirát obsahuje velkou populaci kmenových buněk nazývaných kmenové buňky odvozené z tukové tkáně (ADSC), které sdílejí řadu podobností s kmenovými buňkami kostní dřeně, včetně schopnosti víceliniové diferenciace.

Kmenové buňky:

Kmenová buňka je obecný termín označující jakoukoli nespecializovanou buňku, která je schopná dlouhodobé sebeobnovy prostřednictvím buněčného dělení, ale která může být indukována k diferenciaci na specializovanou funkční buňku. Kmenové buňky jsou obecně dva typy, embryonální kmenové buňky a dospělé kmenové buňky. Dospělé kmenové buňky lze získat z mnoha diferencovaných tkání včetně kostní dřeně, kostí, tuku a svalů atd. Získání dospělých kmenových buněk také nevyvolává žádné etické obavy [11]. Pro většinu studií je dotyčná dospělá kmenová buňka ve skutečnosti mezenchymální kmenová buňka (MSC) nebo mezenchymální stromální buňka. Jsou multipotentní, ale ne pluripotentní, což znamená, že se mohou diferencovat na některé nebo „mnohočetné“, ale ne všechny typy tkání [11]. Kmenové buňky, které jsou pacientovi odebrány se záměrem podat je zpět stejnému pacientovi, se nazývají autologní MSC. MSC lze také izolovat z kostní dřeně (bmMSC), periferní krve, pojivové tkáně, kosterního svalstva, zubní dřeně (dpMSC), stěny pupečníku (ucMSC), pupečníkové krve (cbMSC), plodové vody (afMSC) a všechny mají byly použity v experimentálních podmínkách k léčbě různých typů onemocnění ledvin. Důležitým rysem MSC je jejich schopnost indukovat proliferaci renálních glomerulárních a tubulárních buněk, čímž se zvyšuje buněčné přežití [12].

Výhody kmenových buněk derivovaných z tukové tkáně (ADSC):

ADSC jsou populace somatických kmenových buněk obsažené v tukové tkáni a bylo prokázáno, že mají vlastnosti kmenových buněk, jako je trans-diferenciace a sebeobnova [13]. Podobně jako u jiných typů MSC exprimují ADSC více antigenů CD markerů (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b- CD104b- CD19- CD31- CD45- SMA-) [14,15]. Využití ADSC je navíc výhodné v tom, že velké množství kmenových buněk lze snadno izolovat pomocí minimálně invazivních chirurgických postupů [16].

ADSC jsou vaskulární prekurzorové buňky. Mnoho studií prokázalo, že SVF obsahuje progenitorové buňky, které jsou schopny se diferencovat na endoteliální buňky a podílet se na tvorbě krevních cév [17]. Nedávná studie navíc prokázala, že buňky SVF exprimující pericytové i mezenchymální markery sídlí v peri-endoteliální lokaci a stabilizují endoteliální sítě [17] Další studie ukázala, že ADSC transplantované do ischemické kůry ledvin přednostně migrují do mikrocév, kde se diferencují na vaskulární buňky hladkého svalstva [18]. Některé studie na příjemcích transplantované ledviny, stejně jako studie na FSGS a 2 na pacientech s CKD zahrnují ve svém protokolu použití adMSC. Tuková tkáň je důležitým zdrojem MSC s frekvencí 100 až 1000krát vyšší než bmMSC. Zdá se také, že mají vyšší potenciál pro angiogenezi nebo vaskulogenezi [19].

Onemocnění ledvin a mezenchymální kmenové buňky:

Řada různých typů buněk z kostní dřeně byla testována na zvířatech a v klinických studiích pro potenciální použití při onemocnění ledvin. Mezi všemi zkoumanými buňkami vykazovaly MSC dosud nejslibnější výsledky, protože pomáhají ledvinovým buňkám růst, inhibují buněčnou smrt a povzbuzují vlastní kmenové buňky ledvin k opravě poškození ledvin [20].

Několik klinických studií testovalo bezpečnost a účinnost MSC pro onemocnění ledvin. Reinders a kolegové studovali bezpečnost a proveditelnost u šesti příjemců aloštěpu ledviny, kteří dostali dvě intravenózní infuze expandovaných autologních MSC pocházejících z kostní dřeně [21]. Důležité je, že dodání autologních MSC nebylo spojeno s nežádoucími účinky, ani neohrozilo přežití štěpu. V současné době probíhá několik klinických studií s cílem vyhodnotit terapeutický potenciál autologních a alogenních MSC pro léčbu onemocnění ledvin [22] Podávání bmMSC i adMSC prokázalo významné renoprotektivní účinky včetně snížení intrarenálního zánětlivého infiltrátu, snížení fibrózy a glomerulosklerózy [22] 12] MSC mají jedinečné imunomodulační vlastnosti, které zlepšují zánět a imunitní reakce, což představuje slibný nástroj pro usnadnění opravy ledvin. V posledních letech experimentální studie odhalily potenciál MSC zlepšit renální funkci u několika modelů CKD a několik klinických studií naznačilo jejich bezpečnost a účinnost u CKD [22].

ADSC by mohly být začleněny do poškozených tkání nebo orgánů, které by mohly vést ke vzniku nových funkčních složek a také vykazovat silné protizánětlivé, antifibrotické nebo imunomodulační účinky prostřednictvím parakrinních nebo autokrinních cest (přes vaskulární endoteliální růstový faktor, faktor stimulující kolonie granulocytů/makrofágů , stromální faktor-1alfa a hepatocytární růstový faktor) [23,24]. Je zajímavé, že se předpokládá, že i apoptotické nebo umírající ADSC vykazují výrazné imunosupresivní vlastnosti [25]. Bylo prokázáno, že ADSC mají silnější protizánětlivé a imunomodulační funkce než MSC derivované z kostní dřeně [26].

Villanueva a kol. zkoumali účinek ADSC na CKD jedinou intravenózní infuzí ADSC na modelu CKD u potkanů ​​vyvolaném nefrektomií [27]. Léčba ADSC byla spojena se snížením plazmatického kreatininu, vyššími hladinami epiteliogenních a angiogenních proteinů a zlepšením renálních funkcí. Práce Hyuna et al [28] ilustrovala příznivé účinky ADSC na zlepšení funkce ledvin na myším modelu IgAN. Zhang a kol. [30] zjistili, že opakované systémové podávání ADSC zmírnilo proteinurii, hypertrofii glomerulu a tubulární intersticiální poškození v modelu potkanů ​​DN [29].

V současné době bylo do databáze NIH nahráno několik klinických studií, všechny mají za cíl otestovat především bezpečnost použití MSC a jejich účinnost při léčbě CKD. Dva z nich navrhují použití autologního bmMSC a dva adMSC. Studie provedená v Teheránu, Íránská islámská republika, která byla navržena tak, aby poskytla potvrzení terapie mezenchymálními kmenovými buňkami u CKD. Bezpečnost a účinnost autologního MSC jako terapie pro CKD po dobu 18 měsíců bylo prováděno celkem 10 pacientům s I/V injekcí vysoké dávky 2x106/kg autologního MSC. Hodnocení bylo provedeno 1, 3, 6, 12 a 18 měsíců po injekcích buněk [30].

Další studie provedená v Birminghamu, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA, kde produkt kmenových buněk s názvem „Mezenchymální kmenové buňky“ vypěstovaný z vlastní tukové tkáně člověka byl infuzí zpět do pacientovy vlastní ledviny a primární výsledek byl měřen po 3 měsících, kdy ledviny Okysličení tkání se zvýšilo a pokles zánětu ledvin byl považován za sekundární výsledek [31].

Cesta doručení:

Pro léčbu různých onemocnění nebo poškozené tkáně byly vyvinuty různé cesty pro dodávání ADSC, buněk indukovaných ADSC nebo ADSC kombinovaných se sloučeninami. Tyto cesty lze rozdělit do dvou kategorií: systémové podání krevními cévami (intravenózní injekce nebo intraarteriální injekce) nebo lokální podání přímo do poraněných tkání nebo orgánů [32] Cesta podání MSC může ovlivnit kapacitu buněk vrátit se domů a přihojit se. poškozenou tkáň, a tím jejich účinnost při opravě ledvin. Běžně používané experimentální metody dodávání MSC zahrnují systémové intravenózní, intraarteriální nebo intraparenchymální podávání. U nehumánních primátů se buňky široce distribuují do ledvin, kůže, plic, brzlíku a jater s odhadovanou úrovní přihojení v rozmezí od 0,1 do 2,7 % [33].

Cesta podání MSC, intravenózní, intraarteriální nebo intraparenchymální, může ovlivnit jejich účinnost při opravě ledvin. Když byly značené MSC intravenózně podané paviánům pozorovány po dobu 9–21 měsíců, odhadované úrovně přihojení ledvin, plic, jater, brzlíku a kůže se pohybovaly v rozmezí 0,1–2,7 %. [34] Intravenózní cesta skutečně zaostává v účinnosti podávání, protože MSC může být zpočátku zachycen v plicích. Intraarteriální infuze MSC byla nejúčinnější cestou k dosažení imunomodulace při transplantaci ledviny u potkana, pravděpodobně tím, že se zabránilo usazení v plicním oběhu, což umožnilo MSC dostat se domů do poraněné ledviny [35].

Důležitým rysem MSC je jejich schopnost indukovat proliferaci renálních glomerulárních a tubulárních buněk, čímž se zvyšuje buněčné přežití. Sekrecí proangiogenních a trofických faktorů mohou injikované MSC nejen zvýšit proliferaci, ale také snížit apoptózu tubulárních buněk [36]. Bylo prozkoumáno několik způsobů podávání (intraparenchymální, subkapsulární, intravenózní) a všechny se zdají být účinné. Vícenásobné opakované injekce MSC se zdají být ještě účinnější než jednotlivé injekce [37,38].

Metodologie:

Prospektivní studie od dubna 2019 (přibližně pět let nebo do dokončení požadavků na vzorky s minimálně ročním sledováním) bude provedena v Bangladéšském institutu LASER & Cell Surgery Institute & Hospital v Dháce. Do studie bude zařazeno 31 pacientů s chronickým onemocněním ledvin, kteří splňují výběrová kritéria a jsou přijati k léčbě do vybraného zdravotnického zařízení. SVF (stromální vaskulární frakce) bude odebrána z abdominální podkožní tukové tkáně. Následným zpracováním (inkubace, centrifugace, míchání, promývání a neutralizace) vznikne konečná životaschopná a aktivní buňka SVF (ADSC), která bude podána intravenózní transfuzí. Vzhledem k možnosti dalšího poškození již poškozené nebo poškozené ledviny při angiografii a zavedení katétru do renální tepny se vyšetřovatelé rozhodují pro intravenózní transfuzi SVF. Před transfuzí bude odebrán vzorek a bude provedeno počítání buněk pomocí automatického fluorescenčního počítače buněk.