SVF (aus Fettgewebe abgeleitete MSC)-basierte Therapie für CNE. (StemCell&CKD)

Einführung:

Die chronische Nierenerkrankung (CKD) ist eine Erkrankung mit alarmierend steigender Prävalenz (8 - 16 %), verbunden mit Mortalität [1]. CKD kann sich zu einer Nierenerkrankung im Endstadium (ESRD) entwickeln, die eine Nierenersatztherapie erfordert. ESRD macht derzeit 6,3 % der Medicare-Ausgaben in den Vereinigten Staaten aus und soll bis 2015 um 85 % steigen [2]. In einer Studie, die unter der ländlichen Bevölkerung in Bangladesch durchgeführt wurde, wurde eine CKD-Gesamtprävalenz von etwa 19 % festgestellt [3]. Darüber hinaus hat ESRD einen großen Einfluss auf die Lebensqualität und Lebenserwartung [4]. Daher ist es sehr wichtig, therapeutische Interventionen zu entwickeln, um das Fortschreiten des Nierenversagens zu verhindern, zu lindern oder zu verlangsamen.

Diabetes mellitus und Bluthochdruck sind Hauptursachen für CKD und Dialyseeinleitung [5]. Darüber hinaus können glomeruläre Erkrankungen, Unterernährung, Infektionskrankheiten und akute Nierenschäden zu ESRD führen und zur erhöhten globalen Todeslast beitragen [6]. Gegenwärtige Behandlungsmodalitäten zielen oft nicht auf die Hauptursachen für das Fortschreiten der Nierenerkrankung ab [7]. Die Behandlung der chronischen Nierenerkrankung zielt derzeit hauptsächlich auf die Kontrolle der prädisponierenden Faktoren und die Ergänzung der homöostatischen Funktionen der Nieren ab, jedoch nicht auf die Behandlung der erkrankten Niere selbst. Auch hier sind Menschen in einem Entwicklungsland wie Bangladesch aus Mangel an angemessenen Einrichtungen oder finanziellen Zwängen nicht in der Lage, eine Langzeit- oder lebenslange Dialyse fortzusetzen. Chronische glomeruläre und tubulus-interstitielle Fibrose ist ein häufiger Weg zu ESRD, der oft mit Apoptose, oxidativen Schäden, Fibrose und mikrovaskulärer Verdünnung einhergeht. Leider ist das regenerative Potenzial der Niere unter chronischen Bedingungen begrenzt und ineffizient, um eine fortschreitende Glomerulosklerose und Tubulus-interstitielle Fibrose zu verhindern [8]. Behandlungsstrategien, die die Zellregeneration fördern, könnten daher gute Alternativen für Patienten mit CKD darstellen.

Stromavaskuläre Fraktion (SVF):

SVF des Fettgewebes ist eine reiche Quelle von Präadipozyten, mesenchymalen Stammzellen (MSC), endothelialen Vorläuferzellen, T-Zellen, B-Zellen, Mastzellen sowie Fettgewebsmakrophagen [9,10]. SVF ist ein Bestandteil des Lipoaspirats, das aus der Fettabsaugung des Unterhautgewebes gewonnen wird. Lipo-Aspirat enthält eine große Population von Stammzellen, sogenannte adipöse Stammzellen (ADSCs), die eine Reihe von Ähnlichkeiten mit Knochenmarkstammzellen aufweisen, einschließlich der Fähigkeit zur Multiliniendifferenzierung .

Stammzellen:

Eine Stammzelle ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf jede unspezialisierte Zelle bezieht, die zu einer langfristigen Selbsterneuerung durch Zellteilung fähig ist, aber dazu veranlasst werden kann, sich in eine spezialisierte, funktionelle Zelle zu differenzieren. Stammzellen sind im Allgemeinen zwei Arten, embryonale Stammzellen und adulte Stammzellen. Adulte Stammzellen können aus vielen differenzierten Geweben gewonnen werden, darunter Knochenmark, Knochen, Fett und Muskeln usw. Die Gewinnung adulter Stammzellen wirft auch keine ethischen Bedenken auf [11]. Bei den meisten Studien handelt es sich bei der fraglichen adulten Stammzelle tatsächlich um eine mesenchymale Stammzelle (MSC) oder eine mesenchymale Stromazelle. Sie sind multipotent, aber nicht pluripotent, was bedeutet, dass sie sich in einige oder „mehrere“, aber nicht alle Gewebetypen differenzieren können [11]. Stammzellen, die dem Patienten mit der Absicht entnommen werden, sie wieder demselben Patienten zu verabreichen, werden als autologe MSCs bezeichnet. MSC kann auch aus dem Knochenmark (bmMSC), peripherem Blut, Bindegewebe, Skelettmuskel, Zahnpulpa (dpMSC), Nabelschnurwand (ucMSC), Nabelschnurblut (cbMSC), Fruchtwasser (afMSC) isoliert werden und alle haben wurde in Versuchsanordnungen zur Behandlung verschiedener Arten von Nierenerkrankungen eingesetzt. Ein wichtiges Merkmal von MSCs ist ihre Fähigkeit, die Proliferation renaler glomerulärer und tubulärer Zellen zu induzieren und so das zelluläre Überleben zu erhöhen [12].

Vorteile von aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellen (ADSCs):

ADSCs sind somatische Stammzellpopulationen, die im Fettgewebe enthalten sind und von denen gezeigt wurde, dass sie Stammzelleigenschaften wie Transdifferenzierung und Selbsterneuerung besitzen [13]. Ähnlich wie andere Arten von MSCs exprimieren ADSCs mehrere CD-Markerantigene (CD73+CD90+CD105+CD34+/-CD11b-CD104b-CD19-CD31-CD45-SMA-) [14,15]. Darüber hinaus hat die Verwendung von ADSCs den Vorteil, dass große Mengen an Stammzellen mit minimal-invasiven chirurgischen Verfahren leicht isoliert werden können [16].

ADSCs sind vaskuläre Vorläuferzellen. Viele Studien haben gezeigt, dass SVF Vorläuferzellen enthält, die in der Lage sind, sich zu Endothelzellen zu differenzieren und an der Bildung von Blutgefäßen teilzunehmen [17]. Darüber hinaus zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie, dass SVF-Zellen, die sowohl Perizyten- als auch mesenchymale Marker exprimieren, sich an einer periendothelialen Stelle befinden und endotheliale Netzwerke stabilisieren [17]. Eine andere Studie zeigte, dass ADSCs, die in eine ischämische Nierenrinde transplantiert wurden, bevorzugt in Richtung Mikrogefäße wandern, wo sie sich in Gefäße differenzieren glatte Muskelzellen [18]. Einige Studien mit Nierentransplantatempfängern sowie die mit FSGS und 2 mit CKD-Patienten beinhalten in ihrem Protokoll die Verwendung von adMSC. Fettgewebe ist eine wichtige Quelle für MSC, mit einer 100- bis 1000-mal höheren Häufigkeit als bmMSC. Sie scheinen auch ein höheres Potential zur Angiogenese oder Vaskulogenese zu besitzen [19].

Nierenerkrankungen und mesenchymale Stammzellen:

Eine Reihe unterschiedlicher Zelltypen aus dem Knochenmark wurde an Tieren und in klinischen Studien auf mögliche Anwendung bei Nierenerkrankungen getestet. Unter allen untersuchten Zellen haben MSCs bisher die vielversprechendsten Ergebnisse gezeigt, da sie das Wachstum von Nierenzellen unterstützen, den Zelltod hemmen und die niereneigenen Stammzellen dazu anregen, Nierenschäden zu reparieren [20].

Nur wenige klinische Studien haben die Sicherheit und Wirksamkeit von MSCs bei Nierenerkrankungen getestet. Reinders und Kollegen untersuchten Sicherheit und Durchführbarkeit bei sechs Empfängern von Nieren-Allotransplantaten, die zwei intravenöse Infusionen von expandierten MSCs aus autologem Knochenmark erhielten [21]. Wichtig ist, dass die Abgabe von autologen MSCs weder mit unerwünschten Ereignissen verbunden war noch das Überleben des Transplantats beeinträchtigte. Derzeit laufen mehrere klinische Studien zur Bewertung des therapeutischen Potenzials von autologen und allogenen MSCs zur Behandlung von Nierenerkrankungen [22] Die Verabreichung von sowohl bmMSC als auch adMSC hat signifikante renoprotektive Wirkungen gezeigt, einschließlich einer Verringerung des intrarenalen entzündlichen Infiltrats, einer verringerten Fibrose und Glomerulosklerose [ 12] MSCs besitzen einzigartige immunmodulatorische Eigenschaften, die Entzündungen und Immunantworten lindern, was ein vielversprechendes Werkzeug zur Erleichterung der Nierenreparatur darstellt. In den letzten Jahren haben experimentelle Studien das Potenzial von MSCs zur Verbesserung der Nierenfunktion in mehreren CNE-Modellen aufgedeckt, und mehrere klinische Studien haben ihre Sicherheit und Wirksamkeit bei CNE aufgezeigt [22].

ADSCs könnten in geschädigte Gewebe oder Organe eingebaut werden, die zu neuen funktionellen Komponenten führen könnten und auch starke entzündungshemmende, antifibrotische oder immunmodulierende Wirkungen über parakrine oder autokrine Wege (über vaskulären endothelialen Wachstumsfaktor, Granulozyten-/Makrophagen-Kolonie-stimulierenden Faktor) ausüben , aus dem Stroma stammender Faktor-1alpha und Hepatozyten-Wachstumsfaktor) [23,24]. Interessanterweise wird vorgeschlagen, dass sogar apoptotische oder sterbende ADSCs charakteristische immunsuppressive Eigenschaften aufweisen [25]. Es wurde gezeigt, dass ADSCs stärkere entzündungshemmende und immunmodulierende Funktionen besitzen als MSCs aus Knochenmark [26].

Villanuevaet al. untersuchten die Wirkung von ADSCs auf CKD durch eine einzelne intravenöse Infusion von ADSCs an einem Nephrektomie-induzierten CKD-Modell von Ratten [27]. Die ADSC-Behandlung war mit reduziertem Plasmakreatinin, höheren Spiegeln an epitheliogenetischen und angiogenen Proteinen und einer verbesserten Nierenfunktion verbunden. Die Arbeit von Hyun et al. [28] illustrierte die günstigen Wirkungen von ADSCs auf die Verbesserung der Nierenfunktion an einem IgAN-Mausmodell. Zhanget al. [30] fanden heraus, dass die wiederholte systemische Verabreichung von ADSCs Proteinurie, Glomerulushypertrophie und tubuläre interstitielle Schädigung in einem DN-Rattenmodell abschwächte [29].

Derzeit wurden mehrere klinische Studien in die NIH-Datenbank hochgeladen, die alle darauf abzielen, hauptsächlich die Sicherheit der Verwendung von MSC und ihre Wirksamkeit bei der Behandlung von CNE zu testen. Zwei von ihnen schlagen die Verwendung von autologer bmMSC und zwei adMSC vor. Eine in Teheran, Islamische Republik Iran, durchgeführte Studie, die eine Bestätigung der Therapie mit mesenchymalen Stammzellen bei CKD liefern sollte. Dort wurden 18 Monate Sicherheit und Wirksamkeit von autologer MSC als Therapie für CKD bei insgesamt 10 Patienten mit einer I/V-Injektion einer hohen Dosis von 2x106/kg autologer MSC durchgeführt. Die Bewertungen wurden 1, 3, 6, 12 und 18 Monate nach der Zellinjektion durchgeführt [30].

Eine weitere in Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA, durchgeführte Studie, bei der das Stammzellprodukt namens „Mesenchymale Stammzelle“ aus dem eigenen Fettgewebe der Person gezüchtet und in die Niere des Patienten zurückinfundiert wurde und das primäre Ergebnis nach 3 Monaten gemessen wurde, wo renal Als sekundäres Ergebnis wurde eine erhöhte Sauerstoffversorgung des Gewebes und eine Abnahme der Nierenentzündung beobachtet [31].

Lieferweg:

Für die Behandlung verschiedener Erkrankungen oder geschädigten Gewebes wurden verschiedene Wege zur Abgabe von ADSCs, ADSC-induzierten Zellen oder ADSCs in Kombination mit zusammengesetzten Materialien entwickelt. Diese Wege können in zwei Kategorien eingeteilt werden: systemische Abgabe durch Blutgefäße (intravenöse Injektion oder intraarterielle Injektion) oder lokale Abgabe direkt in verletzte Gewebe oder Organe [32]. des geschädigten Gewebes und dadurch ihre Wirksamkeit für die Nierenreparatur. Häufig verwendete experimentelle Methoden zur Verabreichung von MSCs umfassen die systemische intravenöse, intraarterielle oder intraparenchymale Verabreichung. Bei nichtmenschlichen Primaten verteilen sich die Zellen breit in Nieren, Haut, Lunge, Thymusdrüse und Leber, wobei die geschätzten Transplantationsgrade zwischen 0,1 und 2,7 % liegen [33].

Der Verabreichungsweg von MSC, intravenös, intraarteriell oder intraparenchymal, kann ihre Wirksamkeit für die Nierenreparatur beeinträchtigen. Wenn markierte MSC, die Pavianen intravenös infundiert wurden, 9–21 Monate lang beobachtet wurden, lagen die geschätzten Einpflanzungsraten in Niere, Lunge, Leber, Thymusdrüse und Haut zwischen 0,1–2,7 %. [34] Tatsächlich hinkt der intravenöse Weg der Verabreichungseffizienz hinterher, da MSC zunächst in der Lunge eingeschlossen werden kann. Die intraarterielle Infusion von MSC war der effektivste Weg, um eine Immunmodulation bei einer Rattennierentransplantation zu erreichen, möglicherweise durch Vermeidung einer Einlagerung in den Lungenkreislauf, was es MSC ermöglichte, sich in der verletzten Niere anzusiedeln [35].

Ein wichtiges Merkmal von MSCs ist ihre Fähigkeit, die Proliferation von renalen glomerulären und tubulären Zellen zu induzieren, wodurch das Überleben der Zellen erhöht wird. Durch die Sekretion von proangiogenen und trophischen Faktoren können injizierte MSCs nicht nur die Proliferation verbessern, sondern auch die Apoptose von tubulären Zellen verringern [36]. Mehrere Verabreichungswege (intraparenchymal, subkapsulär, intravenös) wurden untersucht und scheinen alle wirksam zu sein. Mehrfache, wiederholte Injektionen von MSCs scheinen noch wirksamer zu sein als einzelne Injektionen [37,38].

Methodik:

Eine prospektive Studie wird ab April 2019 (ungefähr fünf Jahre oder bis zum Abschluss der Probenanforderungen mit mindestens einem Jahr Nachbeobachtung) im LASER & Cell Surgery Institute & Hospital in Bangladesch, Dhaka, durchgeführt. 31 CKD-Patienten, die die Auswahlkriterien erfüllen und in der ausgewählten Gesundheitseinrichtung zur Behandlung aufgenommen wurden, werden in die Studie aufgenommen. SVF (stromale Gefäßfraktion) wird aus dem abdominalen subkutanen Fettgewebe entnommen. Die anschließende Verarbeitung (Inkubation, Zentrifugation, Mischen, Waschen und Neutralisieren) wird die endgültigen lebensfähigen und aktiven SVF (ADSCs)-Zellen produzieren, die intravenös transfundiert werden. In Anbetracht der Möglichkeit einer weiteren Schädigung der bereits geschädigten oder geschädigten Niere während der Angiographie und Platzierung des Katheters in der Nierenarterie entscheiden sich die Forscher für eine intravenöse Transfusion des SVF. Vor der Transfusion wird eine Probe entnommen und die Zellzählung erfolgt mit einem automatisierten Fluoreszenz-Zellzähler.