SVF (Adipose Tissue Derived MSC)-baserad terapi för CKD. (StemCell&CKD)

Introduktion:

Kronisk njursjukdom (CKD) är en sjukdom med oroväckande ökande prevalens (8-16%) associerad med dödlighet [1]. CKD kan utvecklas mot njursjukdom i slutstadiet (ESRD), vilket kräver njurersättningsterapi. ESRD står för närvarande för 6,3 % av Medicare-utgifterna i USA och förväntas öka med 85 % till 2015 [2]. I en studie utförd bland landsbygdsbefolkningen i Bangladesh fann man en övergripande CKD-prevalens på cirka 19 % [3]. Dessutom har ESRD stor inverkan på livskvalitet och förväntad livslängd [4]. Därför är det mycket viktigt att utveckla terapeutiska ingrepp för att förhindra, lindra eller bromsa utvecklingen av njursvikt.

Diabetes mellitus och högt blodtryck representerar huvudorsakerna till CKD och initiering av dialys [5]. Dessutom kan glomerulära sjukdomar, undernäring, infektionssjukdomar och akuta njurskador leda till ESRD, vilket bidrar till den ökade globala dödsbördan [6]. Nuvarande behandlingsmetoder misslyckas ofta med att rikta in sig på de viktigaste underliggande bidragsgivarna för progression av njursjukdom [7]. Behandling av CKD syftar för närvarande mestadels till kontroll av de predisponerande faktorerna och tillskott av njurarnas homeostatiska funktioner men inte på behandlingen av själva den sjuka njuren. Återigen på grund av brist på lämpliga faciliteter eller ekonomiska begränsningar kan människor i ett utvecklingsland som Bangladesh inte fortsätta med långvarig eller livslång dialys. Kronisk glomerulär och tubuli-interstitiell fibros är en vanlig väg till ESRD, ofta förknippad med apoptos, oxidativ skada, fibros och mikrovaskulär sällsynthet. Tyvärr är den regenerativa potentialen hos njure begränsad under kroniska tillstånd och ineffektiv för att förhindra progressiv glomeruloskleros och tubulus-interstitiell fibros [8]. Behandlingsstrategier som ökar cellulär regenerering kan därför erbjuda bra alternativ för patienter med CKD.

Stromal vaskulär fraktion (SVF):

SVF av fettvävnad är en rik källa av pre-adipocyter, mesenkymala stamceller (MSC), endotelceller, T-celler, B-celler, mastceller samt fettvävnadsmakrofager [9,10]. SVF är en komponent av lipo-aspiratet som erhålls från fettsugning av subkutan vävnad. Lipo-aspirat innehåller en stor population av stamceller som kallas adipose-derived stamceller (ADSCs), som delar ett antal likheter med benmärgsstamceller, inklusive kapaciteten för multilineage differentiering.

Stamceller:

En stamcell är en generisk term som hänvisar till alla ospecialiserade celler som kan förnya sig själv på lång sikt genom celldelning men som kan induceras att differentiera till en specialiserad, funktionell cell. Stamceller är vanligtvis två typer, embryonala stamceller och vuxna stamceller. Vuxna stamceller kan erhållas från många differentierade vävnader inklusive benmärg, ben, fett och muskler etc. Att erhålla vuxna stamceller väcker inte heller några etiska problem [11]. För de flesta studier är den vuxna stamcellen i fråga faktiskt en mesenkymal stamcell (MSC) eller mesenkymal stromalcell. De är multipotenta men inte pluripotenta, vilket innebär att de kan differentiera sig till vissa, eller "multipel", men inte alla vävnadstyper [11]. Stamceller som skördas från patienten med avsikt att administrera dem tillbaka till samma patient kallas autologa MSC. MSC kan också isoleras från benmärgen (bmMSC), perifert blod, bindväv, skelettmuskel, tandmassa (dpMSC), navelsträngsvägg (ucMSC), navelsträngsblod (cbMSC), fostervatten (afMSC) och alla har använts i experimentella miljöer för att behandla olika typer av njursjukdomar. En viktig egenskap hos MSC är deras förmåga att inducera proliferation av renala glomerulära och tubulära celler, vilket ökar cellulär överlevnad [12].

Fördelar med fettvävnadshärledda stamceller (ADSC):

ADSC: er är en somatisk stamcellspopulation som finns i fettvävnad och har visat sig ha stamcellsegenskaper som transdifferentiering och självförnyelse [13]. I likhet med andra typer av MSC uttrycker ADSC flera CD-markörantigener (CD73+CD90+CD105+ CD34+/- CD11b-CD104b-CD19-CD31-CD45-SMA-) [14,15]. Dessutom är det fördelaktigt att använda ADSC eftersom stora mängder stamceller lätt isoleras med minimalt invasiva kirurgiska procedurer [16].

ADSC är vaskulära prekursorceller. Många studier har visat att SVF innehåller progenitorceller som kan differentiera till endotelceller och delta i blodkärlsbildning [17]. Dessutom visade en nyligen genomförd studie att SVF-celler som uttrycker både pericyte och mesenkymala markörer finns i en peri-endotelial plats och stabiliserar endotelnätverk [17] En annan studie visade att ADSC: er transplanterade in i en ischemisk njurbark preferentiellt migrerar mot mikrokärl där de differentierar till vaskulära glatta muskelceller [18]. Vissa prövningar på njurtransplanterade mottagare såväl som den på FSGS och 2 på CKD-patienter inkluderar i deras protokoll användningen av adMSC. Fettvävnad är en viktig källa till MSC, med en frekvens som är 100 till 1000 gånger högre än bmMSC. De verkar också ha en högre potential för angiogenes eller vaskulogenes [19].

Njursjukdom och mesenkymala stamceller:

Ett antal olika typer av celler från benmärgen har testats på djur och i kliniska studier för potentiell användning vid njursjukdom. Bland alla celler som undersöks har MSC visat de mest lovande resultaten hittills eftersom de hjälper njurceller att växa, hämmar celldöd och uppmuntrar njurens egna stamceller att reparera njurskador [20].

Få kliniska prövningar har testat säkerhet och effekt av MSC för njursjukdom. Reinders och kollegor studerade säkerhet och genomförbarhet hos sex njurtransplantatmottagare som fick två intravenösa infusioner av expanderade autologa benmärgshärledda MSCs [21]. Viktigt är att leverans av autologa MSC inte var associerad med biverkningar och inte heller kompromissade det överlevnad av transplantat. Flera kliniska prövningar pågår för närvarande för att utvärdera den terapeutiska potentialen hos autologa och allogena MSC för behandling av njursjukdomar [22] Administrering av både bmMSC och adMSC har visat signifikanta reno-skyddande effekter inklusive minskning av intrarenalt inflammatoriskt infiltrat, minskad fibros och glomeruloskleros. 12] MSC har unika immunmodulerande egenskaper som lindrar inflammation och immunsvar, vilket utgör ett lovande verktyg för att underlätta njurreparation. Under de senaste åren har experimentella studier avslöjat potentialen hos MSC för att förbättra njurfunktionen i flera modeller av CKD, och flera kliniska studier har visat deras säkerhet och effekt vid CKD [22].

ADSC kan införlivas i skadade vävnader eller organ som kan ge upphov till nya funktionella komponenter och även utöva potenta antiinflammatoriska, anti-fibrotiska eller immunmodulerande effekter via parakrina eller autokrina vägar (via vaskulär endoteltillväxtfaktor, granulocyt-/makrofagkolonistimulerande faktor stromal-härledd faktor-1alfa och hepatocyttillväxtfaktor) [23,24]. Intressant nog föreslås att även apoptotiska eller döende ADSCs uppvisar distinkta immunsuppressiva egenskaper [25]. ADSCs har visat sig ha starkare antiinflammatoriska och immunmodulerande funktioner än benmärgshärledda MSCs [26].

Villanueva et al. undersökte effekten av ADSCs på CKD genom en enda intravenös infusion av ADSCs på en nefrektomiinducerad CKD-modell av råttor [27]. ADSC-behandling var associerad med minskat plasmakreatinin, högre nivåer av epitelogena och angiogena proteiner och förbättrad njurfunktion. Arbete av Hyun et al [28] illustrerade de fördelaktiga effekterna av ADSCs på att förbättra njurfunktionen på en IgAN-musmodell. Zhang et al. [30] fann att upprepad systemisk administrering av ADSC:er försvagade proteinuri, glomerulushypertrofi och tubulär interstitiell skada i en DN-råttmodell [29].

För närvarande har flera kliniska prövningar laddats upp i NIH-databasen, alla syftar till att testa huvudsakligen säkerheten med att använda MSC och deras effektivitet vid behandling av kronisk nycknesjukdom. Två av dem föreslår användning av autolog bmMSC och två adMSC. En studie utförd i Teheran, Islamiska republiken Iran, som var utformad för att ge bekräftelse på mesenkymal stamcellsterapi vid kronisk njursjukdom. Det 18 månader långa säkerheten och effekten av autolog MSC som terapi för CKD totalt 10 patienter genomfördes med I/V-injektion av hög dos på 2x106/kg autolog MSC. Bedömningar utfördes 1,3,6,12 och 18 månader efter cellinjektioner [30].

En annan studie utförd i Birmingham, Alabama, Rochester, Minnesota, Jackson, Mississippi, USA där stamcellsprodukt som kallas "Mesenchymal stamcell" odlats från personens egen fettvävnad infunderas tillbaka till patientens egen njure och primära resultat mätt efter 3 månader där njure vävnadssyresättning ökade och minskning av njurinflammation sågs som sekundärt resultat [31].

Leveransväg:

Olika vägar för leverans av ADSCs, ADSC-inducerade celler eller ADSCs kombinerade med sammansatta material har utvecklats för behandling av olika sjukdomar eller skadad vävnad. Dessa vägar kan klassificeras i två kategorier: systemisk tillförsel genom blodkärl (intravenös injektion eller intraarteriell injektion) eller lokal leverans direkt till skadade vävnader eller organ [32] Tillförselvägen för MSC kan påverka cellernas förmåga att hem och transplantera den skadade vävnaden, och därigenom deras effektivitet för njurreparation. Vanligt använda experimentella metoder för att leverera MSC inkluderar systemisk intravenös, intraarteriell eller intraparenkymal leverans. Hos icke-mänskliga primater distribueras cellerna brett in i njurar, hud, lungor, tymus och lever med uppskattade nivåer av engraftment som sträcker sig från 0,1 till 2,7 % [33].

Tillförselvägen för MSC, intravenös, intraarteriell eller intraparenkymal, kan påverka deras effektivitet för njurreparation. När märkt MSC observerades intravenöst infunderat i babianer under 9-21 månader, uppskattade nivåer av engraftment i njure, lunga, lever, tymus och hud varierade från 0,1-2,7 % [34] Faktum är att den intravenösa vägen släpar efter i leveranseffektivitet, eftersom MSC initialt kan fångas i lungorna. Intraarteriell infusion av MSC var den mest effektiva vägen för att uppnå immunmodulering vid njurtransplantation från råtta, möjligen genom att undvika fastsättning i lungcirkulationen, vilket gör att MSC kan komma hem till den skadade njuren [35].

En viktig egenskap hos MSC är deras förmåga att inducera proliferation av njurglomerulära och tubulära celler, vilket ökar cellulär överlevnad. Genom att utsöndra proangiogena och trofiska faktorer kan injicerade MSC: er inte bara öka proliferationen, utan kan också minska apoptos av tubulära celler [36]. Flera administreringsvägar (intraparenkymala, subkapsulära, intravenösa) har undersökts och alla verkar vara effektiva. Flera, upprepade injektioner av MSC:er verkar vara ännu mer effektiva än enstaka injektioner [37,38].

Metodik:

En prospektiv studie från april 2019 och framåt (ungefär fem år eller tills provkraven är klara med minst ett års uppföljning) kommer att genomföras i Bangladesh LASER & Cell Surgery Institute & Hospital, Dhaka. 31 patienter med CKD som uppfyller urvalskriterierna och som tas in på den utvalda vårdinrättningen för behandling kommer att inkluderas i studien. SVF (stromal vaskulär fraktion) kommer att samlas in från den subkutana abdominala fettvävnaden. Efterföljande bearbetning (inkubation, centrifugering, blandning, tvättning och neutralisering) kommer att producera slutlig livskraftig och aktiv SVF (ADSC) cell som kommer att transfunderas intravenöst. Med tanke på möjligheten av ytterligare skada på den redan skadade eller skadade njuren under angiografi och placering av kateter i njurartären, väljer utredarna intravenös transfusion av SVF. Innan transfusion kommer provet att samlas in och cellräkning kommer att göras med hjälp av automatisk fluorescerande cellräknare.