Секретом стволовых клеток (также называемый секретомом стромальных клеток ) — это собирательный термин для паракринных растворимых факторов, вырабатываемых стволовыми клетками и используемых для их межклеточной коммуникации . Помимо межклеточной коммуникации, паракринные факторы также отвечают за развитие тканей, гомеостаз и (ре)генерацию. Секретом стволовых клеток состоит из внеклеточных везикул , [1] в частности экзосом , микровезикул , мембранных частиц, пептидов и небольших белков ( цитокинов ). Было обнаружено, что паракринная активность стволовых клеток, то есть секретом стволовых клеток, является преобладающим механизмом, посредством которого терапии на основе стволовых клеток опосредуют свои эффекты при дегенеративных, аутоиммунных и/или воспалительных заболеваниях. [2] Хотя не только стволовые клетки обладают секретомом, который влияет на их клеточную среду, их секретом в настоящее время, по-видимому, является наиболее важным для терапевтического использования. [3]
Внеклеточные везикулы — это небольшие парциальные частицы, которые обычно высвобождаются и имеют границы, образованные липидным бислоем. Хотя клетки могут реплицироваться, внеклеточная везикула не способна. Во внеклеточной везикуле, которые состоят из секретома стволовых клеток и упаковываются, — это органеллы, мРНК, микроРНК и белки. [4] Экзосомы высвобождаются из внеклеточных везикул, которые находятся в биологической жидкости. Биологическая жидкость, такая как спинномозговая жидкость, которая может использоваться для лечения. Наиболее важно то, что экзосомы можно найти между клетками эукариотического организма, также известными как тканевой матрикс. [5]
Терапия стволовыми клетками , здесь называемая терапией, использующей негемопоэтические , мезенхимальные стволовые клетки , имеет широкий спектр потенциальных терапевтических преимуществ при различных заболеваниях, большинство из которых в настоящее время исследуются в клинических испытаниях . [6] Терапия стволовыми клетками может принести пользу в качестве регенеративной медицины для пациентов, у которых есть или были диагностированы заболевания, поражающие среднюю часть мозга, инсульты и болезни сердца, заболевания суставов и травмы спинного мозга. [7] Терапевтические свойства стволовых клеток в основном связаны с их секретомом, который, как было показано, модулирует несколько биологических процессов in vitro и in vivo, таких как пролиферация клеток, выживание, дифференциация, иммуномодуляция, антиапоптоз, ангиогенез и стимуляция клеток, прилегающих к тканям. Это противоречит исторической гипотезе о том, что миграция стволовых клеток и трансдифференциация являются основным механизмом эффекта инъекционной терапии стволовыми клетками. [2]
Наиболее часто используемый тип стволовых клеток для терапевтического использования — человеческие ( аутологичные ) мезенхимальные стволовые клетки , hMSC. Секретом hMSC — один из наиболее широко исследованных профилей секретома. Секретомы других типов клеток, например, дендритных клеток, также исследуются для терапевтического использования. [8]
Исследования hMSC, направленные на изучение их регенеративных возможностей для предполагаемого лечения нейродегенеративных заболеваний, продемонстрировали, что hMSC способны секретировать важные нейрорегуляторные молекулы, такие как: нейротрофический фактор мозга (BDNF), фактор роста нервов (NGF), фактор роста инсулина 1 (IGF-1), фактор роста гепатоцитов (HGF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), трансформирующий фактор роста бета (TGF-β), нейротрофический фактор глиального происхождения (GDNF), фактор роста фибробластов 2 (FGF-2), фактор стволовых клеток (SCF), колониестимулирующий фактор гранулоцитов (G-CSF) и фактор, полученный из стромальных клеток (SDF-1) как in vitro, так и in vivo. Было показано, что все эти молекулы оказывают благоприятное воздействие на лечение нейродегенеративных заболеваний. [9]
Что касается ортопедических заболеваний, таких как артрит , паракринные факторы терапии на основе стволовых клеток, по-видимому, ответственны за большинство регенеративных эффектов. Внеклеточные везикулы играют важную роль в развитии суставов и в регуляции внутрисуставного гомеостаза. В случае артрита этот гомеостаз нарушается по разным причинам. Гипотетически одна из причин может быть связана с накоплением стареющих клеток и их связанным секреторным фенотипом . Секретом (мезенхимальных) стволовых клеток оказывает положительное влияние на восстановление внутрисуставного гомеостаза и стимулирует регенерацию различными факторами роста, цитокинами и микроРНК , которые содержатся во внеклеточных везикулах секретома. [10]
В результате были предприняты попытки эффективно синтезировать специфические секретомы стволовых клеток in vitro. В целом, стволовые клетки активируются и производят большее количество секретома в ответ на внешний стресс (например, поврежденные ткани in vivo). Таким образом, основным механизмом предварительной подготовки для индукции продукции секретома (внеклеточных везикул) являются методы, вызывающие стресс, в первую очередь аноксия и гипоксия, а также фармакологические, физические или цитокиновые методы, которые заставляют клетки производить секретом in vitro. Этот подход также известен как бесклеточная терапия стволовыми клетками.
Была выдвинута гипотеза, что будущие методы лечения, направленные на создание (специфического) секретома с определенным профилем и оптимизированными концентрациями паракринных факторов, дадут лучший, более надежный и контролируемый результат по сравнению с предыдущими подходами, которые полагались исключительно на инъекцию (мезенхимальных) стволовых клеток в организм и надеялись, что их паракринная (или трансдифференцировочная) способность окажет благотворное влияние на организм. [11] Однако контролируемое терапевтическое использование секретома стволовых клеток требует высококачественной стандартизации методов изоляции и анализа для получения воспроизводимых препаратов секретома.
Различные фармацевтические компании и клинические учреждения начали разрабатывать протоколы для экстракции in vitro специфических профилей секретома из аутологичных мезенхимальных стволовых клеток, а также для клинического использования секретома в качестве нового терапевтического средства для многочисленных заболеваний, либо в качестве частной платной процедуры, либо в рамках клинических испытаний. [12] [13] Несмотря на то, что эти методы лечения соответствуют нормативно-правовой базе в Европе при определенных условиях по состоянию на май 2017 года, пока нет никаких доказательств их доказанной эффективности в клинических испытаниях на людях, кроме сообщений об отдельных случаях. Поэтому на данный момент клиническое использование секретома стволовых клеток является экспериментальным и в основном основано на данных in vitro и животных. [14] Одним из потенциальных применений секретома аутологичных стволовых клеток была ветеринарная медицина, коммерциализированная российской компанией T-Helper Cell Technologies в 2017 году под названием Reparin-Helper.