Terapia CKD oparta na SVF (ang. Adipose Tissue Derived MSC). (StemCell&CKD)

Wprowadzenie:

Przewlekła choroba nerek (PChN) jest chorobą o niepokojąco rosnącym rozpowszechnieniu (8-16%), związaną ze śmiertelnością [1]. CKD może prowadzić do schyłkowej niewydolności nerek (ESRD), wymagającej leczenia nerkozastępczego. ESRD stanowi obecnie 6,3% wydatków Medicare w Stanach Zjednoczonych i przewiduje się, że do 2015 roku wzrośnie o 85% [2]. W badaniu przeprowadzonym wśród ludności wiejskiej w Bangladeszu ogólna częstość PChN wynosiła około 19% [3]. Ponadto ESRD ma duży wpływ na jakość życia i oczekiwaną długość życia [4]. Dlatego bardzo ważne jest opracowanie interwencji terapeutycznych zapobiegających, łagodzących lub spowalniających postęp niewydolności nerek.

Cukrzyca i nadciśnienie tętnicze stanowią główne przyczyny CKD i rozpoczęcia dializ [5]. Ponadto choroby kłębuszków nerkowych, niedożywienie, choroby zakaźne i ostra niewydolność nerek mogą prowadzić do ESRD, przyczyniając się do zwiększonego globalnego ciężaru zgonów [6]. Obecne metody leczenia często nie są ukierunkowane na główne przyczyny progresji choroby nerek [7]. Leczenie PChN ma obecnie na celu przede wszystkim kontrolę czynników predysponujących i uzupełnienie funkcji homeostatycznych nerek, a nie leczenie samej chorej nerki. Ponownie, z powodu braku odpowiednich obiektów lub ograniczeń finansowych, ludzie z krajów rozwijających się, takich jak Bangladesz, nie są w stanie kontynuować dializy długoterminowej lub przez całe życie. Przewlekłe zwłóknienie kłębuszków nerkowych i kanalików śródmiąższowych jest częstą drogą do ESRD, często związanej z apoptozą, uszkodzeniem oksydacyjnym, zwłóknieniem i rozrzedzeniem mikrokrążenia. Niestety potencjał regeneracyjny nerek jest ograniczony w stanach przewlekłych i nieskuteczny w zapobieganiu postępującemu stwardnieniu kłębuszków nerkowych i zwłóknieniu kanalików śródmiąższowych [8]. Strategie leczenia, które przyspieszają regenerację komórek, mogą zatem stanowić dobrą alternatywę dla pacjentów z przewlekłą chorobą nerek.

Frakcja naczyniowa zrębu (SVF):

SVF tkanki tłuszczowej jest bogatym źródłem preadipocytów, mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC), komórek progenitorowych śródbłonka, limfocytów T, limfocytów B, mastocytów oraz makrofagów tkanki tłuszczowej [9,10]. SVF jest składnikiem lipoaspiratu otrzymywanego z liposukcji tkanki podskórnej. Lipoaspirat zawiera dużą populację komórek macierzystych zwanych komórkami macierzystymi pochodzącymi z tkanki tłuszczowej (ADSC), które mają wiele podobieństw z komórkami macierzystymi szpiku kostnego, w tym zdolność do wieloliniowego różnicowania.

Komórki macierzyste:

Komórka macierzysta to ogólny termin odnoszący się do dowolnej niewyspecjalizowanej komórki, która jest zdolna do długoterminowej samoodnowy poprzez podział komórki, ale którą można zaindukować do różnicowania się w wyspecjalizowaną, funkcjonalną komórkę. Komórki macierzyste dzielą się na ogół na dwa typy: embrionalne komórki macierzyste i dorosłe komórki macierzyste. Dorosłe komórki macierzyste można uzyskać z wielu zróżnicowanych tkanek, w tym szpiku kostnego, kości, tkanki tłuszczowej, mięśniowej itp. Pozyskiwanie dorosłych komórek macierzystych również nie budzi zastrzeżeń etycznych [11]. W przypadku większości badań dorosła komórka macierzysta jest w rzeczywistości mezenchymalną komórką macierzystą (MSC) lub mezenchymalną komórką zrębową. Są multipotentne, ale nie pluripotentne, co oznacza, że ​​mogą różnicować się w niektóre lub „wielokrotne”, ale nie we wszystkie typy tkanek [11]. Komórki macierzyste, które są pobierane od pacjenta z zamiarem podania ich z powrotem temu samemu pacjentowi, nazywane są autologicznymi MSC. MSC można również wyizolować ze szpiku kostnego (bmMSC), krwi obwodowej, tkanki łącznej, mięśni szkieletowych, miazgi zębowej (dpMSC), ściany pępowiny (ucMSC), krwi pępowinowej (cbMSC), płynu owodniowego (afMSC) i wszystkie mają był stosowany w warunkach eksperymentalnych w leczeniu różnych typów chorób nerek. Ważną cechą MSC jest ich zdolność do indukowania proliferacji komórek kłębuszków i kanalików nerkowych, zwiększając przeżywalność komórek [12].

Zalety komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej (ADSC):

ADSC to populacja somatycznych komórek macierzystych zawarta w tkance tłuszczowej i wykazano, że posiadają właściwości komórek macierzystych, takie jak transróżnicowanie i samoodnawianie [13]. Podobnie jak inne typy MSC, ADSC wykazują ekspresję wielu antygenów markerowych CD (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b- CD104b- CD19- CD31- CD45- SMA-) [14,15]. Ponadto wykorzystanie ADSC jest korzystne, ponieważ duże ilości komórek macierzystych można łatwo wyizolować przy użyciu minimalnie inwazyjnych procedur chirurgicznych [16].

ADSC to naczyniowe komórki prekursorowe. Wiele badań wykazało, że SVF zawiera komórki progenitorowe, które są zdolne do różnicowania się w komórki śródbłonka i uczestniczą w tworzeniu naczyń krwionośnych [17]. Ponadto ostatnie badanie wykazało, że komórki SVF wyrażające zarówno markery perycytowe, jak i mezenchymalne znajdują się w lokalizacji okołośródbłonkowej i stabilizują sieci śródbłonka [17]. Inne badanie wykazało, że ADSC przeszczepione do niedokrwionej kory nerkowej preferencyjnie migrują w kierunku mikronaczyń, gdzie różnicują się komórki mięśni gładkich [18]. Niektóre badania na biorcach przeszczepu nerki, jak również jedno na FSGS i 2 na pacjentach z CKD, uwzględniają w swoim protokole wykorzystanie adMSC. Tkanka tłuszczowa jest ważnym źródłem MSC, z częstotliwością od 100 do 1000 razy wyższą niż bmMSC. Wydaje się również, że mają większy potencjał angiogenezy lub waskulogenezy [19].

Choroby nerek i mezenchymalne komórki macierzyste:

Szereg różnych typów komórek ze szpiku kostnego przetestowano na zwierzętach oraz w badaniach klinicznych pod kątem potencjalnego zastosowania w chorobach nerek. Spośród wszystkich badanych komórek, MSC wykazały jak dotąd najbardziej obiecujące wyniki, ponieważ pomagają komórkom nerki we wzroście, hamują śmierć komórek i zachęcają własne komórki macierzyste nerki do naprawy uszkodzeń nerek [20].

Niewiele badań klinicznych przetestowało bezpieczeństwo i skuteczność MSC w chorobach nerek. Reinders i współpracownicy badali bezpieczeństwo i wykonalność u sześciu biorców alloprzeszczepu nerki, którzy otrzymali dwa dożylne wlewy ekspandowanych autologicznych MSC pochodzących ze szpiku kostnego [21]. Co ważne, dostarczenie autologicznych MSC nie wiązało się ze zdarzeniami niepożądanymi ani nie zagrażało przeżywalności przeszczepu. Obecnie prowadzonych jest kilka badań klinicznych oceniających potencjał terapeutyczny autologicznych i allogenicznych MSC w leczeniu chorób nerek [22] Podawanie zarówno bmMSC, jak i adMSC wykazało znaczące działanie ochronne na nerki, w tym zmniejszenie nacieku zapalnego w nerkach, zmniejszenie zwłóknienia i stwardnienia kłębuszków nerkowych [ 12] MSC posiadają unikalne właściwości immunomodulujące, które łagodzą stany zapalne i odpowiedzi immunologiczne, stanowiąc obiecujące narzędzie ułatwiające naprawę nerek. W ostatnich latach badania eksperymentalne ujawniły potencjał MSC w poprawie funkcji nerek w kilku modelach CKD, a kilka badań klinicznych wykazało ich bezpieczeństwo i skuteczność w CKD [22].

ADSC mogą być włączane do uszkodzonych tkanek lub narządów, co może prowadzić do powstania nowych składników funkcjonalnych, a także wywierać silne działanie przeciwzapalne, przeciwzwłóknieniowe lub immunomodulujące drogami parakrynnymi lub autokrynnymi (poprzez czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego, czynnik stymulujący tworzenie kolonii granulocytów/makrofagów) , czynnik 1alfa pochodzenia zrębowego i czynnik wzrostu hepatocytów) [23,24]. Co ciekawe, sugeruje się, że nawet apoptotyczne lub umierające ADSC wykazują charakterystyczne właściwości immunosupresyjne [25]. Wykazano, że ADSC mają silniejsze funkcje przeciwzapalne i immunomodulujące niż MSC pochodzące ze szpiku kostnego [26].

Villanueva i in. badali wpływ ADSC na PChN przez pojedynczą dożylną infuzję ADSC na szczurzym modelu PChN wywołanej nefrektomią [27]. Leczenie ADSC wiązało się ze zmniejszeniem stężenia kreatyniny w osoczu, wyższymi poziomami białek epitelogennych i angiogennych oraz poprawą czynności nerek. Praca Hyuna i wsp. [28] zilustrowała korzystny wpływ ADSC na poprawę funkcji nerek na mysim modelu IgAN. Zhang i in. [30] stwierdzili, że powtarzane ogólnoustrojowe podawanie ADSC osłabiało białkomocz, przerost kłębuszków nerkowych i uszkodzenie śródmiąższowe kanalików w modelu szczura DN [29].

Obecnie w bazie danych NIH znajduje się kilka badań klinicznych, wszystkie mają na celu głównie przetestowanie bezpieczeństwa stosowania MSC i ich skuteczności w leczeniu CKD. Dwóch z nich proponuje zastosowanie autologicznego bmMSC i dwóch adMSC. Badanie przeprowadzone w Teheranie w Islamskiej Republice Iranu, którego celem było potwierdzenie skuteczności terapii mezenchymalnymi komórkami macierzystymi w PChN. Przeprowadzono 18 miesięcy bezpieczeństwa i skuteczności autologicznego MSC jako terapii CKD łącznie u 10 pacjentów z iniekcją I/V wysokiej dawki 2x106/kg autologicznego MSC. Oceny przeprowadzono po 1,3,6,12 i 18 miesiącach od iniekcji komórek [30].

W innym badaniu przeprowadzonym w Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA, gdzie produkt z komórek macierzystych zwany „mezenchymalną komórką macierzystą”, wyhodowany z własnej tkanki tłuszczowej, został wprowadzony z powrotem do nerki pacjenta, a główny wynik mierzony po 3 miesiącach, gdy nerki jako wynik drugorzędny uznano wzrost utlenowania tkanek i zmniejszenie stanu zapalnego nerek [31].

Trasa dostawy:

Opracowano różne drogi dostarczania ADSC, komórek indukowanych przez ADSC lub ADSC w połączeniu z materiałami złożonymi do leczenia różnych chorób lub uszkodzonych tkanek. Drogi te można podzielić na dwie kategorie: dostarczanie ogólnoustrojowe przez naczynia krwionośne (wstrzyknięcie dożylne lub wstrzyknięcie dotętnicze) lub dostarczanie miejscowe bezpośrednio do uszkodzonych tkanek lub narządów [32] Droga dostarczania MSC może wpływać na zdolność komórek do osiedlania się i wszczepiania uszkodzonej tkanki, a tym samym ich skuteczność w naprawie nerek. Powszechnie stosowane eksperymentalne metody dostarczania MSC obejmują ogólnoustrojowe podawanie dożylne, dotętnicze lub do miąższu. U naczelnych komórki rozprzestrzeniają się szeroko w nerkach, skórze, płucach, grasicy i wątrobie, przy szacowanym poziomie wszczepienia w zakresie od 0,1 do 2,7% [33].

Droga dostarczania MSC, dożylna, dotętnicza lub do miąższu, może wpływać na ich skuteczność w naprawie nerek. Kiedy znakowane MSC podawane dożylnie pawianom obserwowano przez 9-21 miesięcy, szacowany poziom wszczepienia w nerce, płucach, wątrobie, grasicy i skórze wynosił od 0,1 do 2,7%. [34] Rzeczywiście, droga dożylna jest opóźniona w skuteczności dostarczania, ponieważ MSC może początkowo zostać uwięziony w płucach. Dotętniczy wlew MSC był najskuteczniejszą drogą do osiągnięcia immunomodulacji w przeszczepie nerki szczura, prawdopodobnie poprzez unikanie zalegania w krążeniu płucnym, umożliwiając MSC dotarcie do uszkodzonej nerki [35].

Ważną cechą MSC jest ich zdolność do indukowania proliferacji komórek kłębuszków i kanalików nerkowych, zwiększając przeżywalność komórek. Wydzielając czynniki proangiogenne i troficzne, wstrzyknięte MSC mogą nie tylko nasilać proliferację, ale także zmniejszać apoptozę komórek kanalików [36]. Zbadano kilka dróg podawania (domiąższowo, podtorebkowo, dożylnie) i wszystkie wydają się skuteczne. Wielokrotne, powtarzane iniekcje MSCs wydają się być nawet bardziej skuteczne niż pojedyncze iniekcje [37,38].

Metodologia:

Prospektywne badanie począwszy od kwietnia 2019 r. (około pięciu lat lub do spełnienia wymagań dotyczących próbek z co najmniej rocznym okresem obserwacji) zostanie przeprowadzone w Bangladeszu LASER & Cell Surgery Institute & Hospital w Dhace. Badaniem zostanie objętych 31 pacjentów z PChN, którzy spełniają kryteria selekcji i zostaną przyjęci do leczenia w wybranej placówce służby zdrowia. SVF (frakcja naczyniowa zrębu) zostanie pobrana z podskórnej tkanki tłuszczowej brzucha. Późniejsza obróbka (inkubacja, wirowanie, mieszanie, przemywanie i neutralizacja) da w efekcie ostateczne żywe i aktywne komórki SVF (ADSC), które zostaną przetoczone dożylnie. Biorąc pod uwagę możliwość dalszego uszkodzenia już uszkodzonej lub uszkodzonej nerki podczas angiografii i wprowadzenia cewnika do tętnicy nerkowej, badacze decydują się na dożylne przetoczenie SVF. Przed transfuzją zostanie pobrana próbka i zliczenie komórek zostanie wykonane przy użyciu automatycznego licznika komórek fluorescencyjnych.