SVF (Adipose Tissue Derived MSC) Baseret terapi for CKD. (StemCell&CKD)

Introduktion:

Kronisk nyresygdom (CKD) er en sygdom med alarmerende stigende prævalens (8-16%) forbundet med dødelighed [1]. CKD kan udvikle sig mod nyresygdom i slutstadiet (ESRD), hvilket kræver nyreudskiftningsterapi. ESRD tegner sig i øjeblikket for 6,3 % af Medicare-udgifterne i USA og forventes at stige med 85 % i 2015 [2]. I en undersøgelse udført blandt landbefolkningen i Bangladesh blev den samlede prævalens for CKD fundet omkring 19 % [3]. Ydermere har ESRD stor indflydelse på livskvalitet og forventet levetid [4]. Derfor er det meget vigtigt at udvikle terapeutiske interventioner for at forhindre, lindre eller bremse udviklingen af ​​nyresvigt.

Diabetes mellitus og hypertension repræsenterer hovedårsagerne til CKD og initiering af dialyse [5]. Derudover kan glomerulære sygdomme, underernæring, infektionssygdomme og akut nyreskade føre til ESRD, hvilket bidrager til den øgede globale dødsbyrde [6]. Nuværende behandlingsmodaliteter er ofte ikke målrettet mod de væsentligste underliggende bidragydere til progression af nyresygdom [7]. Behandling af CKD sigter på nuværende tidspunkt for det meste mod kontrol af de disponerende faktorer og tilskud af nyrernes homeostatiske funktioner, men ikke på behandlingen af ​​selve den syge nyre. Igen på grund af mangel på tilstrækkelige faciliteter eller økonomiske begrænsninger er mennesker i et udviklingsland som Bangladesh ikke i stand til at fortsætte langtids- eller livslang dialyse. Kronisk glomerulær og tubulus-interstitiel fibrose er en almindelig vej til ESRD, ofte forbundet med apoptose, oxidativ skade, fibrose og mikrovaskulær sjældenhed. Desværre er nyrernes regenerative potentiale begrænset under kroniske tilstande og ineffektiv til at forhindre progressiv glomerulosklerose og tubulus-interstitiel fibrose [8]. Behandlingsstrategier, der øger cellulær regenerering, kan derfor tilbyde gode alternativer til patienter med CKD.

Stromal vaskulær fraktion (SVF):

SVF af fedtvæv er en rig kilde til præ-adipocytter, mesenkymale stamceller (MSC), endotelstamceller, T-celler, B-celler, mastceller samt fedtvævsmakrofager [9,10]. SVF er en komponent af lipo-aspiratet, der opnås ved fedtsugning af subkutant væv. Lipo-aspirat indeholder en stor population af stamceller kaldet adipose afledte stamceller (ADSC'er), som deler en række ligheder med knoglemarvsstamceller, herunder evnen til multilineage differentiering.

Stamceller:

En stamcelle er et generisk udtryk, der refererer til enhver uspecialiseret celle, der er i stand til langsigtet selvfornyelse gennem celledeling, men som kan induceres til at differentiere til en specialiseret, funktionel celle. Stamceller er generelt to typer, embryonale stamceller og voksne stamceller. Voksne stamceller kan fås fra mange differentierede væv, herunder knoglemarv, knogle, fedt og muskler osv. At opnå voksne stamceller rejser heller ikke nogen etiske bekymringer [11]. For de fleste undersøgelser er den pågældende voksenstamcelle faktisk en mesenkymal stamcelle (MSC) eller mesenkymal stromalcelle. De er multipotente, men ikke pluripotente, hvilket betyder, at de kan differentiere til nogle eller "flere", men ikke alle vævstyper [11]. Stamceller, der høstes fra patienten med den hensigt at administrere dem tilbage til den samme patient, kaldes autologe MSC'er. MSC kan også isoleres fra knoglemarven (bmMSC), perifert blod, bindevæv, skeletmuskulatur, tandpulpa (dpMSC), navlestrengsvæg (ucMSC), navlestrengsblod (cbMSC), fostervand (afMSC) og alle har blevet brugt i eksperimentelle omgivelser til behandling af forskellige typer nyresygdomme. Et vigtigt træk ved MSC'er er deres evne til at inducere proliferation af renale glomerulære og tubulære celler, hvilket øger cellulær overlevelse [12].

Fordele ved fedtvævs-afledte stamceller (ADSC'er):

ADSC'er er en somatisk stamcellepopulation indeholdt i fedtvæv og har vist sig at have stamcelleegenskaber såsom transdifferentiering og selvfornyelse [13]. I lighed med andre typer MSC'er udtrykker ADSC'er flere CD-markørantigener (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b-CD104b-CD19-CD31-CD45-SMA-) [14,15]. Derudover er det fordelagtigt at bruge ADSC'er, idet store mængder stamceller let isoleres ved hjælp af minimalt invasive kirurgiske procedurer [16].

ADSC'er er vaskulære precursorceller. Mange undersøgelser har vist, at SVF indeholder progenitorceller, der er i stand til at differentiere til endotelceller og deltage i blodkardannelse [17]. Derudover viste en nylig undersøgelse, at SVF-celler, der udtrykker både pericyt- og mesenkymale markører, opholder sig på en peri-endotel lokalitet og stabiliserer endotelnetværk [17] En anden undersøgelse viste, at ADSC'er transplanteret ind i en iskæmisk nyrebark fortrinsvis migrerer mod mikrokar, hvor de differentierer til vaskulære glatte muskelceller [18]. Nogle forsøg på nyretransplanterede modtagere såvel som det på FSGS og 2 på CKD-patienter inkluderer i deres protokol brugen af ​​adMSC. Fedtvæv er en vigtig kilde til MSC, med en frekvens 100 til 1000 gange højere end bmMSC. De synes også at have et højere potentiale for angiogenese eller vaskulogenese [19].

Nyresygdom og mesenkymale stamceller:

En række forskellige typer celler fra knoglemarven er blevet testet i dyr og i kliniske undersøgelser til potentiel brug ved nyresygdom. Blandt alle de undersøgte celler har MSC'er vist de mest lovende resultater til dato, da de hjælper nyreceller med at vokse, hæmmer celledød og tilskynder nyrens egne stamceller til at reparere nyreskader [20].

Få kliniske forsøg har testet sikkerhed og effektivitet af MSC'er til nyresygdom. Reinders og kolleger undersøgte sikkerhed og gennemførlighed hos seks nyre-allotransplanterede modtagere, som modtog to intravenøse infusioner af udvidede autologe knoglemarvs-afledte MSC'er [21]. Det er vigtigt, at levering af autologe MSC'er ikke var forbundet med uønskede hændelser, og det kompromitterede heller ikke transplantatoverlevelsen. Adskillige kliniske forsøg er i øjeblikket undervejs for at evaluere det terapeutiske potentiale af autologe og allogene MSC'er til behandling af nyresygdomme [22] Administration af både bmMSC og adMSC har vist signifikante reno-beskyttende effekter, herunder reduktion af intrarenalt inflammatorisk infiltrat, nedsat fibrose og glomerulosklerose [ 12] MSC'er besidder unikke immunmodulerende egenskaber, der forbedrer inflammation og immunresponser, hvilket udgør et lovende værktøj til at lette nyrereparation. I de senere år har eksperimentelle undersøgelser afdækket MSC'ers potentiale til at forbedre nyrefunktionen i flere modeller af CKD, og ​​adskillige kliniske undersøgelser har indikeret deres sikkerhed og effektivitet ved CKD [22].

ADSC'er kunne inkorporeres i beskadigede væv eller organer, som kunne give anledning til nye funktionelle komponenter og også udøve potente antiinflammatoriske, anti-fibrotiske eller immunmodulerende virkninger gennem parakrine eller autokrine veje (via vaskulær endotelvækstfaktor, granulocyt-/makrofagkolonistimulerende faktor stromal-afledt faktor-1alfa og hepatocytvækstfaktor) [23,24]. Interessant nok foreslås det, at selv apoptotiske eller døende ADSC'er udviser karakteristiske immunsuppressive egenskaber [25]. ADSC'er har vist sig at have stærkere antiinflammatoriske og immunmodulerende funktioner end knoglemarvs-afledte MSC'er [26].

Villanueva et al. undersøgte effekten af ​​ADSC'er på CKD ved en enkelt intravenøs infusion af ADSC'er på en nefrektomi-induceret CKD-model af rotter [27]. ADSC-behandling var forbundet med reduceret plasmakreatinin, højere niveauer af epitheliogene og angiogene proteiner og forbedret nyrefunktion. Arbejde af Hyun et al [28] illustrerede de gavnlige virkninger af ADSC'er på forbedring af nyrefunktionen på en IgAN-musemodel. Zhang et al. [30] fandt, at gentagen systemisk administration af ADSC'er svækkede proteinuri, glomerulus-hypertrofi og tubulær interstitiel skade i en DN-rottemodel [29].

I øjeblikket er adskillige kliniske forsøg blevet uploadet til NIH-databasen, som alle sigter mod primært at teste sikkerheden ved at bruge MSC og deres effektivitet til behandling af CKD. To af dem foreslår brugen af ​​autolog bmMSC og to adMSC. En undersøgelse udført i Teheran, Islamisk Republik Iran, som var designet til at bekræfte mesenkymal stamcelleterapi ved CKD. Der blev udført 18 måneders sikkerhed og effekt af autolog MSC som terapi for CKD i alt 10 patienter med I/V-injektion af høj dosis på 2x106/kg autolog MSC. Vurderinger blev udført 1,3,6,12 og 18 måneder efter celleinjektioner [30].

En anden undersøgelse udført i Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA, hvor stamcelleprodukt kaldet "Mesenchymal stamcell" dyrket fra personens eget fedtvæv infunderet tilbage til patientens egen nyre og primære resultat målt efter 3 måneder, hvor nyre iltning af væv steg og fald i nyrebetændelse blev set som sekundært resultat [31].

Leveringsvej:

Forskellige ruter til levering af ADSC'er, ADSC-inducerede celler eller ADSC'er kombineret med sammensatte materialer er blevet udviklet til behandling af forskellige sygdomme eller beskadiget væv. Disse ruter kan klassificeres i to kategorier: systemisk levering gennem blodkar (intravenøs injektion eller intraarteriel injektion) eller lokal levering direkte til skadede væv eller organer [32] MSC-leveringsvejen kan påvirke cellernes kapacitet til at komme hjem og transplantere det beskadigede væv, og derved deres effektivitet til nyrereparation. Almindeligt anvendte eksperimentelle metoder til levering af MSC'er omfatter systemisk intravenøs, intraarteriel eller intraparenkymal levering. Hos ikke-menneskelige primater fordeler cellerne sig bredt ind i nyrerne, huden, lungerne, thymus og leveren med estimerede niveauer af engraftment varierende fra 0,1 til 2,7 % [33].

MSC-leveringsvejen, intravenøs, intraarteriel eller intra-parenkymal, kan påvirke deres effektivitet til nyrereparation. Ved mærkning blev MSC observeret intravenøst ​​infunderet i bavianer i 9-21 måneder, estimerede niveauer af engraftment i nyre, lunge, lever, thymus og hud varierede fra 0,1-2,7 % [34] Faktisk halter den intravenøse rute i leveringseffektiviteten, fordi MSC i begyndelsen kan være fanget i lungerne. Intraarteriel infusion af MSC var den mest effektive vej til at opnå immunmodulation ved rottenyretransplantation, muligvis ved at undgå fastsættelse i lungekredsløbet, hvilket tillader MSC at komme hjem til den skadede nyre [35].

Et vigtigt træk ved MSC'er er deres evne til at inducere proliferation af renale glomerulære og tubulære celler, hvilket øger cellulær overlevelse. Ved at udskille proangiogene og trofiske faktorer kan injicerede MSC'er ikke kun øge proliferation, men kan også reducere apoptose af tubulære celler [36]. Adskillige indgivelsesveje (intra-parenkymal, sub-kapsel, intravenøs) er blevet undersøgt, og alle synes at være effektive. Flere, gentagne injektioner af MSC'er ser ud til at være endnu mere effektive end enkeltinjektioner [37,38].

Metode:

En prospektiv undersøgelse fra april 2019 og fremefter (ca. fem år eller indtil afslutning af prøvekrav med minimum et års opfølgning) vil blive udført i Bangladesh LASER & Cell Surgery Institute & Hospital, Dhaka. 31 patienter med kronisk nyreinsufficiens, som opfylder udvælgelseskriterierne og indlagt på det udvalgte sundhedscenter til behandling, vil blive inkluderet i undersøgelsen. SVF (stromal vaskulær fraktion) vil blive opsamlet fra det abdominale subkutane fedtvæv. Efterfølgende behandling (inkubation, centrifugering, blanding, vask og neutralisering) vil producere den endelige levedygtige og aktive SVF (ADSCs) celle, som vil blive transfunderet intravenøst. I betragtning af muligheden for yderligere beskadigelse af den allerede beskadigede eller beskadigede nyre under angiografi og placering af kateter i nyrearterien, vælger efterforskerne intravenøs transfusion af SVF. Inden transfusion vil prøve blive indsamlet og celletælling vil blive udført ved hjælp af automatiseret fluorescerende celletæller.