Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Sığır fetal kemik iliği ve yağ dokusundan elde edilen mezenkimal kök hücrelerin immünomodülatör ve immünojenik özellikleri

---

Mezenkimal kök hücreler (MSC'ler) son yıllarda çeşitli hastalıklar için potansiyel hücre bazlı tedavi olarak büyük ilgi görmüştür. Bu potansiyel başlangıçta, in vitro olarak osteojenik, kondrojenik ve adipojenik dahil olmak üzere mezodermal hücre soylarına farklılaşmak için çoklu potansiyelini içeren özelliklere dayandırılmıştır.

Ek olarak, artan miktarda veri, MSC'lerin immünomodülatör etkiler de dahil olmak üzere parakrin aktivitesi ve antiapoptotik, anjiyojenik, mitojenik ve antibakteriyel içeren trofik fonksiyonlar yoluyla onarıcı fonksiyonlar uyguladığını göstermektedir. MSC'ler, doğrudan hücre-hücre teması veya indoelamin 2,3-dioksijenaz (IDO), interlökin 6 (IL-6), transforme edici büyüme faktörü β1 (TGFß1) ve interlökin 10 (IL-10) dahil olmak üzere çözünür faktörlerin üretimi yoluyla doğuştan gelen ve adaptif bağışıklığın düzenlenmesi yoluyla immünomodülatör aktivite gerçekleştirir. Bu faktörler, çeşitli bağışıklık hücrelerinin proliferasyonunu, farklılaşmasını, göçünü ve apoptozunu düzenledikleri hücre dışı ortama salgılanmaktadır.

MSC'lerin hücre tedavisi için potansiyeli, kısmen majör histokompatibilite kompleksleri I ve II'nin (MHC-I ve II) düşük ekspresyonuna ve T hücresi kostimülatör moleküllerinin (CD40, CD80 ve CD86) ekspresyonunun yokluğuna bağlı olarak azaltılmış immünojenikliklerine de dayanmaktadır. Azalmış bağışıklık, immun düzenleyici yetenekleri söz konusu olan, çalışmalarında kullanılır. (NK) doğal öldürücü hücreler tarafından doğrudan tanıma kaçmasına ve alıcılar T lenfosit aktivasyonu önlemek izin verecek, ve aynı zamanda ev sahibi türetilmiş verici bir sunum (ZPT) antijen sunan hücreler tarafından II peptidler/I B hücreleri

ve sonraki allo-antikor üretimi için dolaylı yolağın potansiyel aktivasyon azaltabilir. Sonuç olarak, düşük immünojeniklik, donör hücreye özgü T-efektör hücreler ve antikorlar tarafından daha yavaş eliminasyon ve opsonize allospesifik antikorlardan kaçınarak daha yüksek homing potansiyeli de dahil olmak üzere allojenik MSC kullanıldığında çeşitli terapötik avantajlara yol açacaktır. Buna göre, düşük immünojeniklik, MSC uygulamasını takiben daha yüksek etkinlik ve daha düşük lokal inflamasyon riski ile sonuçlanabilir ve potansiyel yan etkileri azaltabilir.

MSC'ler çeşitli dokulardan izole edilmiş ve karakterize edilmiştir; bununla birlikte, kemik iliği (BM-MSC'ler) ve yağ dokusu (AT-MSC'ler) otolog veya allojenik tedavi için en yaygın kullanılan hücre tipleridir. İnsan ve farelerde yapılan bazı çalışmalar, bu hücre tiplerinin immünomodülatör ve immünojenik potansiyellerinin orijin dokusuna bağlı olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, köpek MSC'lerinde yapılan bir çalışma, hem BM-MSC'lerin hem de AT-MSC'lerin, mitojen tarafından uyarıldıktan sonra lenfosit proliferasyonunu baskılamak için benzer kapasite gösterdiğini göstermiştir. At MSC'lerinde karşılaştırmalı bir çalışma, IDO, PTGS2, TGFß1, IL6, MHC-I ve MHC-II dahil olmak üzere immün ile ilişkili genlerin ekspresyon taban çizgilerinin BM-MSC'ler ve AT-MSC'ler arasında farklılık gösterdiğini bildirmiştir. Bununla birlikte, interferon-γ (IFNγ) ile tedaviden sonra, bu immün ilişkili genlerin ekspresyon seviyeleri benzer hale geldi, bu da her iki MSC'nin de terapötik uygulama sırasında benzer şekilde yanıt verebileceğini düşündürdü.

Attaki diğer çalışmalar, farklı MSC'lerde immünomodülatör mekanizmanın farklı olabileceğini, BM-MSC'lerin lenfosit hücre döngüsü durması uyguladığını ve AT-MSC'lerin lenfosit apoptozunun indüksiyonu yoluyla T hücresi proliferasyonunu inhibe ettiğini göstermiştir. İnsan hücrelerini kullanan in vitro çalışmalar, at-MSC'lerin, immün baskılayıcı sitokin IL-10'un DC'ler tarafından salgılanmasını uyarmada BM-MSC'lerden daha etkili olduğunu bildirmiştir. İnsan hücrelerinde, sadece BM-MSC'lerin NK-hücre sitotoksik aktivitesini önemli ölçüde azaltmasına rağmen, hem BM-MSC'ler hem de AT-MSC'ler, alloantijenler tarafından indüklenen T-lenfosit proliferasyonunu baskılamak için benzer bir yeteneğe sahiptir. İmmünojenik potansiyel ile ilgili olarak, insan, at ve köpek AT-MSC'leri ve BM-MSC'leri benzer MHC-I ve II ekspresyonunu gösterir. Her iki MSC de insan lökosit antijeni (HLA) spesifik reaktivitesini indükleyebilir; bununla birlikte, allojenik AT-MSC'ler, BM-MSC'lere kıyasla CD8+T hücrelerinin aracılık ettiği daha az HLA spesifik lizisini indüklemektedir.

Yeterli araştırma modelleri oluşturmak ve terapötik uygulamalar geliştirmek amacıyla, MSC'ler çoğunlukla at ve köpek olmak üzere çeşitli evcil hayvanlardan izole edilmiştir. Organ büyüklüğü ve fizyolojisindeki insanlarla olan benzerlikleri ve geleneksel laboratuvar hayvan modellerine kıyasla daha uzun ömürleri göz önüne alındığında, büyük hayvanların rejeneratif tıpta uzun süreli deneyler için mükemmel bir model olduğu düşünülmektedir. Sığırlar, MSC'lerin insan tıbbına, özellikle kas-iskelet sistemi yaralanmalarında klinik uygulamalarında ilerleme sağlamak için birçok avantaj sağlayabilir. MSC bazlı bir tedavinin geliştirilmesinin, bu türü etkileyen çok sayıda patolojinin tedavisi için çok yararlı olmasına rağmen, sığır MSC'leri ile ilgili sınırlı bilgi mevcuttur.

Örnek olarak, süt hayvanlarında mastitis sonrası yapısal kusurların onarımı için meme kök hücreleri de dahil olmak üzere çeşitli kök/progenitör hücrelerin potansiyel uygulaması önerilmiştir. Ayrıca, MSC, elit hayvan genetiğinin yayılması, transgenik hayvanların üretimi ve nesli tükenmekte olan türlerin korunması için alternatif bir yöntem olarak hayvan üremesine potansiyel uygulamalarını öneren in vitro gamet türetme için uygun adaylar olabilmektedir. Fetal MSC'lerin yetişkin dokulara kıyasla bolluğu, sistemik hastalıklardan etkilenme riski ve yetişkin MSC'lere kıyasla daha yüksek proliferatif kapasite ve farklılaşma potansiyeli, fetal MSC'lerin kök hücre biyolojisinde araştırma için ilginç bir kaynak olarak temelini oluşturmaktadır.

Araştırmacılar morfolojiyi, hücre yüzeyi antijenlerinin ekspresyonunu ve sığır fetal MSC'lerinin (BFMSC'ler) farklılaşma potansiyelini karakterize etmişlerdir. Ayrıca, BFMSC, uzun işlem süresi nedeniyle tedavinin gecikmesini önleyerek, hazır bir “hazır” MSC tedavisi oluşturmak için uygun olabilmektedir. Bununla birlikte, terapötik etkileri ve allojenik transplantasyon potansiyeli için önemli olan BFMSC'lerin immünomodülasyon potansiyeli ve immünojenikliği hala bilinmemektedir. Yüksek bir immünomodülasyon kapasitesi, doku hasarında enflamatuar yanıtı düzenlemeye izin verecek ve dokunun hızlı onarımını destekleyecektir.

Tamamlayıcı, düşük immünojeniklik, allojenik tedavi kullanıldığında alıcıdaki immün yanıtın kaçmasını kolaylaştıracaktır. Bu özelliklerin in vitro koşullar altında belirlenmesi, in vivo analizlerde terapötik uygulama için daha iyi potansiyele sahip BFMSC'lerin kaynağının seçilmesine yardımcı olacaktır. Sonuç olarak, bu çalışmanın amacı, in vitro koşullar altında sığır fetüslerinden elde edilen BM-MSC'lerin ve AT-MSC'lerin immünomodülasyon potansiyelini ve immünojenikliğini değerlendirmek ve karşılaştırmaktı.

Sığır fetal AT-MSC'leri ve BM-MSC'leri, ıdo'nun gen ekspresyonunu ve aktivitesini doza bağlı bir şekilde artırarak ve IL-6'nın gen ekspresyonunu yukarı regüle ederek IFNγ ile enflamatuar stimülasyona cevap vermektedir. Bununla birlikte, IFNγ ile uyarılmış ve uyarılmamış BM-MSC'lerden ve AT-MSC'lerden şartlandırılmış ortam, alloantijenle aktive edilmiş sığır Pbl proliferasyonunun benzer baskılanmasını sağlamaktadır. İmmünomodülatör özellikler BM-MSC'ler ve AT-MSC'ler arasında benzer görünmekle birlikte, BM-MSC'lerde MHC-I ve MHC-II'nin daha yüksek ekspresyonu, BFMSC'lerin immünojeniklik potansiyelinin dokuya bağlı olabileceğini ve AT-MSC'lerin allojenik tedavi için daha uygun adaylar olabileceğini düşündürmektedir.

Şekil 1: BM-MSC'ler karakteristik fibroblast morfolojisi sergilerken, AT-MSC'ler poligonal ve fibroblast morfolojisinin alt popülasyonlarını gösterilmiştir. Kaynak: Huaman O, Bahamonde J, Cahuascanco B, Jervis M, Palomino J, Torres CG, Peralta OA. Immunomodulatory and immunogenic properties of mesenchymal stem cells derived from bovine fetal bone marrow and adipose tissue. Res Vet Sci. 2019 Jun;124:212-222. (12)

Referanslar

1. Caplan AI, Correa D. The MSC: an injury drugstore. Cell Stem Cell. 2011 Jul 8;9(1):11-5.

2. Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999 Apr 2;284(5411):143-7.

3. Cortes Y, Ojeda M, Araya D, Dueñas F, Fernández MS, Peralta OA. Isolation and multilineage differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells from abattoir-derived bovine fetuses. BMC Vet Res. 2013 Jul 5;9:133.

4. Hsiao ST, Asgari A, Lokmic Z, Sinclair R, Dusting GJ, Lim SY, Dilley RJ. Comparative analysis of paracrine factor expression in human adult mesenchymal stem cells derived from bone marrow, adipose, and dermal tissue. Stem Cells Dev. 2012 Aug 10;21(12):2189-203.

5. Elman JS, Li M, Wang F, Gimble JM, Parekkadan B. A comparison of adipose and bone marrow-derived mesenchymal stromal cell secreted factors in the treatment of systemic inflammation. J Inflamm (Lond). 2014 Jan 7;11(1):1.

6. Russell KA, Chow NH, Dukoff D, Gibson TW, LaMarre J, Betts DH, Koch TG. Characterization and Immunomodulatory Effects of Canine Adipose Tissue- and Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stromal Cells. PLoS One. 2016 Dec 1;11(12):e0167442.

7. Zhang Y, Sun Y, Wang R, Ye T, Zhang Y, Chen H. Meta-analysis of lobectomy, segmentectomy, and wedge resection for stage I non-small cell lung cancer. J Surg Oncol. 2015 Mar;111(3):334-40.

8. Consentius C, Reinke P, Volk HD. Immunogenicity of allogeneic mesenchymal stromal cells: what has been seen in vitro and in vivo? Regen Med. 2015;10(3):305-15.

9. Cassano JM, Fortier LA, Hicks RB, Harman RM, Van de Walle GR. Equine mesenchymal stromal cells from different tissue sources display comparable immune-related gene expression profiles in response to interferon gamma (IFN)-γ. Vet Immunol Immunopathol. 2018 Aug;202:25-30.

10. Ivanova-Todorova E, Bochev I, Mourdjeva M, Dimitrov R, Bukarev D, Kyurkchiev S, Tivchev P, Altunkova I, Kyurkchiev DS. Adipose tissue-derived mesenchymal stem cells are more potent suppressors of dendritic cells differentiation compared to bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Immunol Lett. 2009 Sep 22;126(1-2):37-42.

11. Raoufi MF, Tajik P, Dehghan MM, Eini F, Barin A. Isolation and differentiation of mesenchymal stem cells from bovine umbilical cord blood. Reprod Domest Anim. 2011 Feb;46(1):95-9.

12. Huaman O, Bahamonde J, Cahuascanco B, Jervis M, Palomino J, Torres CG, Peralta OA. Immunomodulatory and immunogenic properties of mesenchymal stem cells derived from bovine fetal bone marrow and adipose tissue. Res Vet Sci. 2019 Jun;124:212-222.

Kaynak: https://www.dvcstem.com/post/what-are-mesenchymal-stem-cells

Çaviren ve Deleyen : Alper DEMİREZEN

---