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

Introduksjon:

Kronisk nyresykdom (CKD) er en sykdom med alarmerende økende prevalens (8-16 %) assosiert med dødelighet [1]. CKD kan utvikle seg mot sluttstadium nyresykdom (ESRD), som krever nyreerstatningsterapi. ESRD står for øyeblikket for 6,3 % av Medicare-utgiftene i USA, og anslås å øke med 85 % innen 2015 [2]. I en studie utført blant landbefolkningen i Bangladesh ble den totale prevalensen av CKD funnet rundt 19 % [3]. Videre har ESRD stor innvirkning på livskvalitet og forventet levealder [4]. Derfor er det svært viktig å utvikle terapeutiske intervensjoner for å forhindre, lindre eller bremse utviklingen av nyresvikt.

Diabetes mellitus og hypertensjon representerer hovedårsakene til CKD og oppstart av dialyse [5]. I tillegg kan glomerulære sykdommer, underernæring, infeksjonssykdommer og akutt nyreskade føre til ESRD, noe som bidrar til den økte globale dødsbyrden [6]. Nåværende behandlingsmodaliteter klarer ofte ikke å målrette de viktigste underliggende bidragsyterne til progresjon av nyresykdom [7]. Behandling av CKD tar for tiden hovedsakelig sikte på kontroll av de disponerende faktorene og tilskudd av nyrenes homeostatiske funksjoner, men ikke på behandlingen av selve den syke nyren. Igjen på grunn av mangel på tilstrekkelige fasiliteter eller økonomiske begrensninger, er ikke mennesker i et utviklingsland som Bangladesh i stand til å fortsette langsiktig eller livslang dialyse. Kronisk glomerulær og tubulus-interstitiell fibrose er en vanlig vei til ESRD, ofte assosiert med apoptose, oksidativ skade, fibrose og mikrovaskulær sjeldenhet. Dessverre er det regenerative potensialet til nyrene begrenset under kroniske tilstander og ineffektivt for å forhindre progressiv glomerulosklerose og tubulus-interstitiell fibrose [8]. Behandlingsstrategier som øker cellulær regenerering kan derfor tilby gode alternativer for pasienter med CKD.

Stromal vaskulær fraksjon (SVF):

SVF av fettvev er en rik kilde til pre-adipocytter, mesenkymale stamceller (MSC), endotel-progenitorceller, T-celler, B-celler, mastceller samt fettvevsmakrofager [9,10]. SVF er en komponent av lipo-aspiratet oppnådd fra fettsuging av subkutant vev. Lipo-aspirat inneholder en stor populasjon av stamceller kalt adipose-derived stamceller (ADSCs), som deler en rekke likheter med benmargsstamceller, inkludert kapasiteten for multilineage-differensiering.

Stamceller:

En stamcelle er et generisk begrep som refererer til enhver uspesialisert celle som er i stand til langsiktig selvfornyelse gjennom celledeling, men som kan induseres til å differensiere til en spesialisert, funksjonell celle. Stamceller er vanligvis to typer, embryonale stamceller og voksne stamceller. Voksne stamceller kan fås fra mange differensierte vev, inkludert benmarg, bein, fett og muskler osv. Innhenting av voksne stamceller gir heller ingen etiske bekymringer [11]. For de fleste studier er den aktuelle voksenstamcellen faktisk en mesenkymal stamcelle (MSC) eller mesenkymal stromalcelle. De er multipotente, men ikke pluripotente, noe som betyr at de kan differensiere seg til noen, eller "flere", men ikke alle vevstyper [11]. Stamceller som høstes fra pasienten med den hensikt å administrere dem tilbake til samme pasient, kalles autologe MSC-er. MSC kan også isoleres fra benmargen (bmMSC), perifert blod, bindevev, skjelettmuskulatur, tannmasse (dpMSC), navlestrengsvegg (ucMSC), navlestrengsblod (cbMSC), fostervann (afMSC) og alle har blitt brukt i eksperimentelle omgivelser for å behandle ulike typer nyresykdommer. Et viktig trekk ved MSC er deres evne til å indusere spredning av nyre glomerulære og tubulære celler, noe som øker cellulær overlevelse [12].

Fordeler med fettvevsavledede stamceller (ADSCs):

ADSC-er er en somatisk stamcellepopulasjon inneholdt i fettvev og har vist seg å ha stamcelleegenskaper som trans-differensiering og selvfornyelse [13]. I likhet med andre typer MSC-er, uttrykker ADSC-er flere CD-markørantigener (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b-CD104b-CD19-CD31-CD45-SMA-) [14,15]. I tillegg er bruk av ADSC-er fordelaktig ved at store mengder stamceller lett isoleres ved bruk av minimalt invasive kirurgiske prosedyrer [16].

ADSC-er er vaskulære forløperceller. Mange studier har vist at SVF inneholder stamceller som er i stand til å differensiere til endotelceller og delta i dannelsen av blodkar [17]. I tillegg viste en nylig studie at SVF-celler som uttrykker både pericytte og mesenkymale markører befinner seg på et peri-endotelialt sted og stabiliserer endotelnettverk [17] En annen studie viste at ADSC-er transplantert inn i en iskemisk nyrebark fortrinnsvis migrerer mot mikrokar hvor de differensierer til vaskulære glatte muskelceller [18]. Noen studier på nyretransplanterte pasienter, så vel som den på FSGS og 2 på CKD-pasienter, inkluderer i protokollen bruken av adMSC. Fettvev er en viktig kilde til MSC, med en frekvens som er 100 til 1000 ganger høyere enn bmMSC. De ser også ut til å ha et høyere potensial for angiogenese eller vaskulogenese [19].

Nyresykdom og mesenkymale stamceller:

En rekke forskjellige typer celler fra benmargen er testet på dyr og i kliniske studier for potensiell bruk ved nyresykdom. Blant alle cellene som er undersøkt, har MSC-er vist de mest lovende resultatene til dags dato ettersom de hjelper nyreceller til å vokse, hemmer celledød og oppmuntrer nyrens egne stamceller til å reparere nyreskader [20].

Få kliniske studier har testet sikkerhet og effekt av MSC for nyresykdom. Reinders og kolleger studerte sikkerhet og gjennomførbarhet hos seks nyre-allotransplanterte mottakere som fikk to intravenøse infusjoner av utvidede autologe benmargsavledede MSCer [21]. Det er viktig at levering av autologe MSC-er ikke var assosiert med uønskede hendelser, og kompromitterte heller ikke transplantatoverlevelsen. Flere kliniske studier er for tiden i gang for å evaluere det terapeutiske potensialet til autologe og allogene MSCer for behandling av nyresykdommer [22] Administrering av både bmMSC og adMSC har vist signifikante reno-beskyttende effekter inkludert reduksjon av intrarenalt inflammatorisk infiltrat, redusert fibrose og glomerulosklerose. 12] MSC-er har unike immunmodulerende egenskaper som forbedrer betennelse og immunresponser, og utgjør et lovende verktøy for å lette nyreparasjon. De siste årene har eksperimentelle studier avdekket potensialet til MSCs for å forbedre nyrefunksjonen i flere modeller av CKD, og ​​flere kliniske studier har indikert deres sikkerhet og effekt ved CKD [22].

ADSC-er kan inkorporeres i skadet vev eller organer som kan gi opphav til nye funksjonelle komponenter og også utøve potente antiinflammatoriske, anti-fibrotiske eller immunmodulerende effekter gjennom parakrine eller autokrine ruter (via vaskulær endotelial vekstfaktor, granulocytt/makrofagkolonistimulerende faktor). , stromal-avledet faktor-1alfa og hepatocyttvekstfaktor) [23,24]. Interessant nok er det foreslått at selv apoptotiske eller døende ADSC-er viser særegne immunsuppressive egenskaper [25]. ADSC-er har vist seg å ha sterkere antiinflammatoriske og immunmodulerende funksjoner enn benmargsavledede MSC-er [26].

Villanueva et al. utforsket effekten av ADSCs på CKD ved en enkelt intravenøs infusjon av ADSCs på en nefrektomi-indusert CKD-modell av rotter [27]. ADSC-behandling var assosiert med redusert plasmakreatinin, høyere nivåer av epiteliogene og angiogene proteiner og forbedret nyrefunksjon. Arbeid av Hyun et al [28] illustrerte de gunstige effektene av ADSC-er på å forbedre nyrefunksjonen på en IgAN-musemodell. Zhang et al. [30] fant at gjentatt systemisk administrering av ADSC-er svekket proteinuri, glomerulushypertrofi og tubulær interstitiell skade i en DN-rottemodell [29].

For tiden har flere kliniske studier blitt lastet opp i NIH-databasen, alle har som mål å teste hovedsakelig sikkerheten ved bruk av MSC og deres effektivitet ved behandling av CKD. To av dem foreslår bruk av autolog bmMSC og to adMSC. En studie utført i Teheran, den islamske republikken Iran, som ble designet for å gi bekreftelse på mesenkymal stamcelleterapi ved CKD. Det ble utført 18 måneders sikkerhet og effekt av autolog MSC som terapi for CKD totalt 10 pasienter med I/V-injeksjon av høy dose på 2x106/kg autolog MSC. Vurderinger ble utført 1,3,6,12 og 18 måneder etter celleinjeksjoner [30].

En annen studie utført i Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA hvor stamcelleprodukt kalt "Mesenchymal stamcell" vokst fra personens eget fettvev infundert tilbake til pasientens egen nyre og primære utfall målt etter 3 måneder der nyrene oksygenering av vev økte og reduksjon i nyrebetennelse ble sett på som sekundært resultat [31].

Leveringsvei:

Ulike ruter for levering av ADSC-er, ADSC-induserte celler eller ADSC-er kombinert med sammensatte materialer er utviklet for behandling av forskjellige sykdommer eller skadet vev. Disse rutene kan klassifiseres i to kategorier: systemisk levering gjennom blodkar (intravenøs injeksjon eller intraarteriell injeksjon) eller lokal levering direkte inn i skadet vev eller organer [32] MSC-leveringsveien kan påvirke cellenes kapasitet til å komme hjem og transplantere det skadede vevet, og dermed deres effektivitet for nyreparasjon. Vanlige eksperimentelle metoder for å levere MSC-er inkluderer systemisk intravenøs, intraarteriell eller intraparenkymal levering. Hos ikke-menneskelige primater fordeler cellene seg bredt inn i nyrene, huden, lungene, thymus og leveren med estimerte nivåer av engraftment som varierer fra 0,1 til 2,7 % [33].

MSC-leveringsveien, intravenøs, intraarteriell eller intraparenkymal, kan påvirke deres effektivitet for nyreparasjon. Når merket MSC ble observert intravenøst ​​infundert i bavianer i 9-21 måneder, varierte estimerte nivåer av engraftment i nyre, lunge, lever, thymus og hud fra 0,1-2,7 % [34] Faktisk henger den intravenøse ruten i leveringseffektivitet, fordi MSC i utgangspunktet kan være fanget i lungene. Intraarteriell infusjon av MSC var den mest effektive måten å oppnå immunmodulering ved rottenyretransplantasjon, muligens ved å unngå fastsetting i lungesirkulasjonen, slik at MSC kunne komme hjem til den skadde nyren [35].

Et viktig trekk ved MSC-er er deres evne til å indusere spredning av nyre glomerulære og tubulære celler, noe som øker cellulær overlevelse. Ved å utskille proangiogene og trofiske faktorer kan injiserte MSC-er ikke bare øke spredningen, men kan også redusere apoptose av tubulære celler [36]. Flere administreringsveier (intraparenkym, subkapsel, intravenøs) har blitt utforsket, og alle ser ut til å være effektive. Flere, gjentatte injeksjoner av MSCs ser ut til å være enda mer effektive enn enkeltinjeksjoner [37,38].

Metodikk:

En prospektiv studie fra april 2019 og utover (omtrent fem år eller til fullføring av prøvekrav med minimum ett års oppfølging) vil bli utført i Bangladesh LASER & Cell Surgery Institute & Hospital, Dhaka. 31 pasienter med CKD som oppfyller seleksjonskriteriene og innlagt ved det valgte helseinstitusjonen for behandling vil bli inkludert i studien. SVF (stromal vaskulær fraksjon) vil bli samlet fra det abdominale subkutane fettvevet. Påfølgende prosessering (inkubering, sentrifugering, blanding, vasking og nøytralisering) vil produsere endelig levedyktig og aktiv SVF (ADSCs) celle som vil bli transfundert intravenøst. Med tanke på muligheten for ytterligere skade på den allerede skadede eller skadede nyren under angiografi og plassering av kateter i nyrearterien, velger forskerne intravenøs transfusjon av SVF. Før transfusjon vil prøven bli samlet og celletelling vil bli utført ved hjelp av automatisert fluorescerende celleteller.