Мезенхимальные Стволовые (Стромальные) Клетки, в поисках магической пули.....

Клеточная терапия вот что появляется (а вернее уже появилось) на горизонте биологических исследований. Раньше этаким светом в конце туннеля был ген и соответственно генная терапия, но после первых неудачных клинических испытаний горькое послевкусие сохранилось до сих пор.  А ведь 10-15 лет назад "здание" науки сотрясалось от восторгов и дифирамбов поющие его величеству ГЕН, вот это ядро всего живого, всех болезней и всего чего хочешь....но потом восторг сменился на успокоение, задумчивость и в итоге сейчас достаточно сильно поутих, но стоит сказать что определённые успехи в клинике были достигнуты (что было описано, в прошлом сообщении http://naukageek.blogspot.com/2014/04/blog-post_24.html). И вот настал черед другого события, клеточная терапия, люди начали употреблять данный термин с открытием и выделением эмбриональных стволовых клеток (ESC), где в лабораторных условиях можно было дифференцировать эти клетки в любую ткань человека, огромный ресурс таится в этих клетках как и огромные возможности их применения. И через некоторое время произошёл ещё один виток это открытие индуцированных плюропотентных стволовых клеток (iPS cells). Не надо повреждать эмбрион, но можно индуцировать стволовитость в обычных соматических клетках (например фибробласты) путём экспрессии нескольких генов (может быть без генной терапии мы и проживём но без генной инженерии никуда). Сейчас это всё дело изучают, проверяют, испытывают и говоря о прогрессе в этой области, стоит сказать что в сентябре-октябре этого года началось первое клиническое испытание iPS cells при макулярной дегенерации сетчатки, куда это нас всех заведёт покажет лишь время.

Мезенхимальные стволовые/стромальные клетки (МСК).
Смотря на все эти события иммунологи стоят как-то в стороне...ну и действительно ведь в теории дифференцированная ткань из стволовых клеток для чего? для того чтобы заменить повреждённую родную, наверное те кто занимается вопросами трансплантации, ишемических болезней, травм будет заинтересован в первую очередь. Но с другой стороны говорить о полной непричастности иммунологов к стволовым клеткам тоже неправильно, ведь исследования в области кроветворных стволовых клеток сделало большой вклад в современное понимание и методы исследования  стволовых клеток и первые кто этим занимались были гематологи, иммунологи и онкологи.
И тогда-то в 1974 году в небольшом журнале Transplantation была опубликована работа Friedenstein AJ и его коллег, где было впервые описаны мезенхимальные стволовые/стромальные клетки (МСК), тогда конечно они так не назывались, он их назвал как CFU-F-derived stromal cells (CFU-F - colony forming unit-fibroblast). CFU это экспериментальный показатель способности клетки воспроизводить себе подобную, создавать колонию, в наши дни одно из важнейших качеств стволовых клеток "self-renewal" определяется именно этим методом. Так вот этот учёный "вываливая" содержимое костного мозга в culture dish, заметил что после некоторого времени, клетки образуют фибробластные колонии, он выделил эти клетки и охарактеризовал их как клетки которые служат помощниками кроветворным стволовым клеткам, создавая для последних нишу для существования и доставляя питательные вещества.

Первое изображение МСК док.Фриденштейном

                 Transplantation 17, 331–340 (1974)

В дальнейшем МСК начали обнаруживать не только в костном мозге но и в других тканях такие как жировая ткань, лёгкие, печень, кровеносные сосуды другими словами практически везде. И для того чтобы держать "строй" и не путать МСК с другими видами клеток например фибробластами, группа исследователей вывела минимальные критерии которыми должны обладать МСК. 1) МСК должны быть plastic adherent, при культивировании их в culture dish они должны прилипать ко дну. 2) МСК должны экспрессировать ряд маркеров на своей клеточной мембране это  CD105, CD73 и CD90 и не экспрессировать CD45, CD34, CD14 или CD11b, CD79alpha или CD19 и HLA-DR что преимущественно гематопоэтические маркеры. И 3) МСК должны иметь способность дифференцироваться в как минимум 3 вида ткани это хрящевая, костная и жировая ткань.  Состав маркеров CD может меняться в зависимости от вида.

МСК и иммунитет.
И лишь спустя 28 лет, в 2002 году две научные группы независимо друг от друга идентифицировали что МСК могут ингибировать пролиферацию Т-лимфоцитов. В 2008 году, Катерина Ле Бланк со своими коллегами показали что МСК обладают терапевтическими свойствами при болезни трансплантат против хозяина, понижая реактивность Т-клеток донора на клетки реципиента и тем самым значительно улучшая выживаемость. И также было задокументировано что МСК действуют независимо от HLA донора, обусловлено это тем что МСК не экспрессируют MHC II class и на низком уровне MHC I class что делает их "иммунопривилегированными" клетками, чуть ли не идеальным кандидатом в области клеточной терапии. Эти статьи и результаты стали толчком для исследования МСК как иммунорегуляторные клетки и их потенциальное использование в иммунных расстройствах.
В 2009 году Nemeth K со своими коллегами опубликовали работу где впервые показали терапевтический эффект МСК при экспериментальной модели сепсиса. Эта работа также указывала на иммунорегуляторные способности МСК благодаря взаимодействию с моноцитами и макрофагами. В 2013 году, другая лаборатория показала что МСК также могут "общаться" с нейтрофилами и стимулировать их поедать бактерии, также было задокументировано влияние МСК на хемотаксис, релиз антимикробных пептидов и выживаемость нейтрофилов что также может иметь большое влияние выживаемость во время сепсиса.

Схематическое изображение многофункциональности МСК.

На счёт механизма действия то это сейчас является исследовательской темой многих лабораторий. Все механизмы можно условно разделить на два типа это прямой контакт МСК с иммунной клеткой и паракриновый эффект. Механизм прямого контакта в целом очень слабо изучен, лишь недавно была опубликована интересная работа которая утверждает что МСК производит перенос своих митохондрий в повреждённую клетку что в свою очередь восстанавливает энергетический баланс и не даёт повреждённой клетке умереть или есть свидетельства что к примеру МСК экспрессирует лиганды которые при прямом контакте соприкасаются и активизируют рецепторы на иммунных клетках что приводит к их активизации или наоборот инактивизации. Но мне если честно кажется что прямой контакт имеет маленькое влияние (если вообще имеет) на тот эффект который может иметь инъекция МСК в животных. Например, на мышиной модели сепсиса, исследователи вводят около 1 миллиона МСК, и эти 1 миллион улучшают выживаемость значительно, и представьте со сколькими иммунными клетками сможет контактировать этот 1 миллион....так что я больше склоняюсь к версии что МСК экспрессирует во внеклеточное пространство ряд активных медиаторов которые несут тот эффект которыми обладают МСК. И ещё одно, при различных моделях, включая сепсис, не обязательно вводить клетки, медия в которой культивировались МСК полностью подражает эффект самих клеток, что опять указывает на паракриновую составляющую.
В эти дни по всему миру насчитано более 344 клинических испытаний где используются МСК в качестве терапии при различных заболеваниях включая и иммунные расстройства такие как трансплантат против хозяина, системная красная волчанка, рассеянный склероз, болезнь Крона, острый респираторный дистресс-синдром.

P.S. Изначально МСК назывались мезенхимиальными стволовыми клетками, но в дальнейшем "стволовое" научное сообщество резко раскритиковало такое название утверждая что МСК не стволовые т.к. могут дифференцировать только в клетки мезодермального происхождения, существуют единичные статьи где исследователи смогли дифференцировать МСК в клетки других слоёв, но широкого применения эти исследования не получили из-за не идеальной воспроизводимостью экспериментов. Поэтому в дальнейшем название поменяли на мезенхимиальные стромальные клетки, в целом тоже не плохо т.к. когда вбиваешь в поисковик МСК (MSC) то что stem что stromal начинается на S.

Литература:
Transplantation 17, 331–340 (1974)
Exp Hematol. 2002 Jan;30(1):42-8.
Blood. 2002 May 15;99(10):3838-43.
Lancet. 2008 May 10;371(9624):1579-86.
Nat Med. 2009 Jan;15(1):42-9.