Op SVF (Adipose Tissue Derived MSC) gebaseerde therapie voor CKD. (StemCell&CKD)

Invoering:

Chronische nierziekte (CKD) is een ziekte met een schrikbarend toenemende prevalentie (8 - 16%) die verband houdt met mortaliteit [1]. CKD kan evolueren naar terminale nierziekte (ESRD), waarvoor nierfunctievervangende therapie nodig is. ESRD is momenteel goed voor 6,3% van de Medicare-uitgaven in de Verenigde Staten en zal naar verwachting tegen 2015 met 85% toenemen [2]. In een studie uitgevoerd onder plattelandsbevolking in Bangladesh werd de totale prevalentie van CKD gevonden op ongeveer 19% [3]. Bovendien heeft ESRD een grote impact op de kwaliteit van leven en de levensverwachting [4]. Daarom is het erg belangrijk om therapeutische interventies te ontwikkelen om de progressie van nierfalen te voorkomen, verlichten of vertragen.

Diabetes mellitus en hypertensie zijn belangrijke oorzaken van CKD en het starten van dialyse [5]. Bovendien kunnen glomerulaire ziekten, ondervoeding, infectieziekten en acuut nierletsel leiden tot ESRD, wat bijdraagt ​​aan de toegenomen wereldwijde sterftelast [6]. De huidige behandelingsmodaliteiten richten zich vaak niet op de belangrijkste onderliggende oorzaken van de progressie van nierziekte [7]. De behandeling van CKD is momenteel voornamelijk gericht op het beheersen van de predisponerende factoren en het aanvullen van de homeostatische functies van de nieren, maar niet op de behandeling van de zieke nier zelf. Wederom door gebrek aan adequate faciliteiten of financiële beperkingen zijn mensen in een ontwikkelingsland als Bangladesh niet in staat om langdurige of levenslange dialyse voort te zetten. Chronische glomerulaire en tubulus-interstitiële fibrose is een gebruikelijke weg naar ESRD, vaak geassocieerd met apoptose, oxidatieve schade, fibrose en microvasculaire verdunning. Helaas is het regeneratieve potentieel van de nier beperkt onder chronische aandoeningen en inefficiënt om progressieve glomerulosclerose en tubulus-interstitiële fibrose te voorkomen [8]. Behandelingsstrategieën die celregeneratie stimuleren, kunnen daarom goede alternatieven bieden voor patiënten met CKD.

Stromale vasculaire fractie (SVF):

SVF van vetweefsel is een rijke bron van pre-adipocyten, mesenchymale stamcellen (MSC), endotheliale voorlopercellen, T-cellen, B-cellen, mestcellen en macrofagen van vetweefsel [9,10]. SVF is een bestanddeel van het lipo-aspiraat dat wordt verkregen door liposuctie van onderhuids weefsel. Lipo-aspiraat bevat een grote populatie stamcellen die van vetweefsel afgeleide stamcellen (ADSC's) worden genoemd en die een aantal overeenkomsten vertonen met beenmergstamcellen, waaronder het vermogen tot differentiatie van meerdere afstammingslijnen.

Stamcellen:

Een stamcel is een algemene term die verwijst naar elke niet-gespecialiseerde cel die in staat is tot zelfvernieuwing op lange termijn door middel van celdeling, maar die kan worden aangezet om te differentiëren tot een gespecialiseerde, functionele cel. Stamcellen zijn over het algemeen twee soorten, embryonale stamcellen en volwassen stamcellen. Volwassen stamcellen kunnen worden verkregen uit vele gedifferentieerde weefsels, waaronder beenmerg, botten, vet en spieren enz. Het verkrijgen van volwassen stamcellen roept ook geen ethische bezwaren op [11]. Voor de meeste onderzoeken is de betreffende volwassen stamcel eigenlijk een mesenchymale stamcel (MSC) of mesenchymale stromacel. Ze zijn multipotent maar niet pluripotent, wat betekent dat ze kunnen differentiëren in sommige of "meerdere", maar niet in alle weefseltypen [11]. Stamcellen die van de patiënt worden geoogst met de bedoeling ze weer aan dezelfde patiënt toe te dienen, worden autologe MSC's genoemd. MSC kan ook worden geïsoleerd uit het beenmerg (bmMSC), perifeer bloed, bindweefsel, skeletspieren, tandpulp (dpMSC), navelstrengwand (ucMSC), navelstrengbloed (cbMSC), vruchtwater (afMSC) en ze hebben allemaal gebruikt in experimentele instellingen om verschillende soorten nierziekten te behandelen. Een belangrijk kenmerk van MSC's is hun vermogen om proliferatie van renale glomerulaire en tubulaire cellen te induceren, waardoor de cellulaire overleving toeneemt [12].

Voordelen van uit vetweefsel afgeleide stamcellen (ADSC's):

ADSC's zijn somatische stamcelpopulaties die zich in vetweefsel bevinden en waarvan is aangetoond dat ze stamceleigenschappen bezitten zoals transdifferentiatie en zelfvernieuwing [13]. Net als bij andere soorten MSC's, brengen ADSC's meerdere CD-markerantigenen tot expressie (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b- CD104b- CD19- CD31- CD45- SMA-) [14,15]. Bovendien is het gebruik van ADSC's voordelig omdat grote hoeveelheden stamcellen gemakkelijk kunnen worden geïsoleerd met behulp van minimaal invasieve chirurgische procedures [16].

ADSC's zijn vasculaire voorlopercellen. Veel onderzoeken hebben aangetoond dat SVF progenitorcellen bevat die in staat zijn om te differentiëren tot endotheelcellen en deel te nemen aan de vorming van bloedvaten [17]. Bovendien heeft een recente studie aangetoond dat SVF-cellen die zowel pericyte- als mesenchymale markers tot expressie brengen, zich op een peri-endotheliale locatie bevinden en endotheliale netwerken stabiliseren [17]. gladde spiercellen [18]. Sommige onderzoeken met ontvangers van niertransplantaten, evenals die met FSGS en 2 met CKD-patiënten, nemen in hun protocol het gebruik van adMSC op. Vetweefsel is een belangrijke bron van MSC, met een frequentie die 100 tot 1000 keer hoger is dan bmMSC. Ze lijken ook een hoger potentieel voor angiogenese of vasculogenese te bezitten [19].

Nierziekte en mesenchymale stamcellen:

Een aantal verschillende soorten cellen uit het beenmerg zijn getest bij dieren en in klinische onderzoeken voor mogelijk gebruik bij nieraandoeningen. Van alle onderzochte cellen hebben MSC's tot nu toe de meest veelbelovende resultaten opgeleverd, aangezien ze niercellen helpen groeien, celdood remmen en de eigen stamcellen van de nier stimuleren om nierbeschadiging te herstellen [20].

Er zijn maar weinig klinische onderzoeken die de veiligheid en werkzaamheid van MSC's voor nieraandoeningen hebben getest. Reinders en collega's bestudeerden de veiligheid en haalbaarheid bij zes ontvangers van niertransplantaten die twee intraveneuze infusies kregen van geëxpandeerde autologe beenmerg-afgeleide MSC's [21]. Belangrijk is dat de toediening van autologe MSC's niet geassocieerd was met bijwerkingen, noch dat het de overleving van het transplantaat in gevaar bracht. Er zijn momenteel verschillende klinische onderzoeken gaande om het therapeutisch potentieel van autologe en allogene MSC's voor de behandeling van nierziekten te evalueren [22]. Toediening van zowel bmMSC als adMSC heeft significante nierbeschermende effecten aangetoond, waaronder vermindering van intrarenaal ontstekingsinfiltraat, verminderde fibrose en glomerulosclerose [ 12] MSC's hebben unieke immunomodulerende eigenschappen die ontstekingen en immuunresponsen verbeteren, en vormen een veelbelovend hulpmiddel om nierherstel te vergemakkelijken. In de afgelopen jaren hebben experimentele studies het potentieel van MSC's ontdekt om de nierfunctie te verbeteren in verschillende modellen van CKD, en verschillende klinische studies hebben hun veiligheid en werkzaamheid bij CKD aangetoond [22].

ADSC's kunnen worden opgenomen in beschadigde weefsels of organen die aanleiding kunnen geven tot nieuwe functionele componenten en ook krachtige ontstekingsremmende, antifibrotische of immunomodulatie-effecten kunnen uitoefenen via paracriene of autocriene routes (via vasculaire endotheliale groeifactor, granulocyt/macrofaag koloniestimulerende factor , stromaal-afgeleide factor-1alpha en hepatocytgroeifactor) [23,24]. Interessant is dat wordt voorgesteld dat zelfs apoptotische of stervende ADSC's onderscheidende immunosuppressieve eigenschappen vertonen [25]. Van ADSC's is aangetoond dat ze sterkere ontstekingsremmende en immunomodulerende functies hebben dan van beenmerg afgeleide MSC's [26].

Villanueva et al. onderzocht het effect van ADSC's op CKD door een enkele intraveneuze infusie van ADSC's op een door nefrectomie geïnduceerd CKD-model van ratten [27]. ADSC-behandeling ging gepaard met verlaagd plasmacreatinine, hogere niveaus van epitheliogene en angiogene eiwitten en verbeterde nierfunctie. Werk van Hyun et al [28] illustreerde de gunstige effecten van ADSC's op het verbeteren van de nierfunctie op een IgAN-muismodel. Zhang et al. [30] ontdekte dat herhaalde systemische toediening van ADSC's proteïnurie, glomerulushypertrofie en tubulaire interstitiële schade in een DN-rattenmodel verzwakte [29].

Momenteel zijn er verschillende klinische onderzoeken geüpload naar de NIH-database, die allemaal bedoeld zijn om voornamelijk de veiligheid van het gebruik van MSC en hun werkzaamheid bij de behandeling van CKD te testen. Twee van hen stellen het gebruik van autologe bmMSC en twee adMSC voor. Een studie uitgevoerd in Teheran, Islamitische Republiek Iran, die was ontworpen om bevestiging te geven van mesenchymale stamceltherapie bij CKD. Er werden 18 maanden veiligheid en werkzaamheid van autologe MSC als therapie voor CKD uitgevoerd bij in totaal 10 patiënten met I/V injectie van een hoge dosis van 2x106/kg autologe MSC. Beoordelingen werden uitgevoerd op 1,3,6,12 en 18 maanden na celinjecties [30].

Een andere studie uitgevoerd in Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, VS, waar het stamcelproduct "Mesenchymale stamcel" genaamd, gegroeid uit iemands eigen vetweefsel, terug in de eigen nier van de patiënt werd ingebracht en het primaire resultaat werd gemeten na 3 maanden waarbij de nieren weefseloxygenatie nam toe en afname van nierontsteking werd als secundair resultaat gezien [31].

Leveringsroute:

Er zijn verschillende routes ontwikkeld voor het afleveren van ADSC's, ADSC-geïnduceerde cellen of ADSC's in combinatie met samengestelde materialen voor de behandeling van verschillende ziekten of beschadigd weefsel. Deze routes kunnen worden ingedeeld in twee categorieën: systemische toediening via bloedvaten (intraveneuze injectie of intra-arteriële injectie) of lokale toediening rechtstreeks in gewonde weefsels of organen [32] De route van MSC-toediening kan van invloed zijn op het vermogen van de cellen om naar huis te gaan en te implanteren. het beschadigde weefsel, en daarmee hun werkzaamheid voor nierherstel. Veelgebruikte experimentele methoden om MSC's af te leveren, zijn onder meer systemische intraveneuze, intra-arteriële of intra-parenchymale toediening. Bij niet-menselijke primaten verdelen de cellen zich breed in de nieren, huid, longen, thymus en lever met geschatte niveaus van innesteling variërend van 0,1 tot 2,7% [33].

De toedieningsroute van MSC, intraveneus, intra-arterieel of intra-parenchymaal, kan hun efficiëntie voor nierherstel beïnvloeden. Wanneer gelabeld MSC intraveneus toegediend werd aan bavianen gedurende 9-21 maanden, varieerden de geschatte niveaus van aanhechting in de nieren, longen, lever, thymus en huid van 0,1-2,7% [34] Inderdaad, de intraveneuze route blijft achter in de efficiëntie van de toediening, omdat MSC in eerste instantie in de longen vast kan komen te zitten. Intra-arteriële infusie van MSC was de meest effectieve route om immunomodulatie te bereiken bij niertransplantatie bij ratten, mogelijk door te voorkomen dat het in de longcirculatie terechtkomt, waardoor MSC naar de beschadigde nier kan terugkeren [35].

Een belangrijk kenmerk van MSC's is hun vermogen om proliferatie van renale glomerulaire en tubulaire cellen te induceren, waardoor de cellulaire overleving toeneemt. Door proangiogene en trofische factoren uit te scheiden, kunnen geïnjecteerde MSC's niet alleen de proliferatie versterken, maar ook de apoptose van tubulaire cellen verminderen [36]. Er zijn verschillende toedieningsroutes (intraparenchymaal, subcapsulair, intraveneus) onderzocht en ze lijken allemaal effectief te zijn. Meerdere, herhaalde injecties met MSC's blijken zelfs effectiever te zijn dan enkelvoudige injecties [37,38].

Methodologie:

Een prospectieve studie vanaf april 2019 (ongeveer vijf jaar of tot voltooiing van de monstervereisten met minimaal één jaar follow-up) zal worden uitgevoerd in Bangladesh LASER & Cell Surgery Institute & Hospital, Dhaka. 31 CKD-patiënten die aan de selectiecriteria voldoen en voor behandeling in de geselecteerde zorginstelling zijn opgenomen, zullen in het onderzoek worden opgenomen. SVF (stromale vasculaire fractie) wordt verzameld uit het abdominale onderhuidse vetweefsel. Daaropvolgende verwerking (incubatie, centrifugeren, mengen, wassen en neutraliseren) zal de uiteindelijke levensvatbare en actieve SVF-cel (ADSC's) produceren die intraveneus zal worden getransfundeerd. Gezien de mogelijkheid van verdere beschadiging van de reeds beschadigde of beschadigde nier tijdens angiografie en plaatsing van de katheter in de nierslagader, kiezen de onderzoekers voor intraveneuze transfusie van de SVF. Voordat de transfusie plaatsvindt, wordt er een monster genomen en worden de cellen geteld met behulp van een geautomatiseerde fluorescerende celteller.