Новая эра в области регенеративной медицины: корпорация FUJIFILM существенно усилило противовоспалительное действие мезенхимальных стволовых клеток

Корпорация FUJIFILM (президент — Кенджи Сукено) добилась успеха в усилении противовоспалительного действия мезенхимальных стволовых клеток (МСК), соединяя эти клетки с внеклеточным матриксом, подходящим для культивирования клеток.
Внеклеточная матрица — это такие белки, как коллаген, находящиеся вне клеток. Они поддерживают ткани организма, в то же время играя важную роль при регулировании процесса клеточного размножения и деления. Исследуя технологии использования коллагенов и генной инженерии на основе многолетних исследований фотопленки, корпорация FUJIFILM разработала и выпустила рекомбинантный пептид CELLNEST™, полученный на основе человеческого коллагена типа I (далее по тексту: cellnest) — внеклеточный матрикс, который не содержит ингредиентов животного происхождения и потому обеспечивает высокий уровень безопасности и биологической совместимости. Благодаря cellnest корпорация FUJIFILM добилась следующих успехов в исследованиях.

Достижения в исследованиях

1) Было доказано, что трехмерная структура клеток CellSaic*** (рис. 2), объединяющая МСК и петалоидные μ-частицы Cellnest (рис. 1), в три - четыре раза увеличивает секрецию противовоспалительных гуморальных факторов*⁴, которые производят МСК в ответ на воспалительное раздражение.
2) Исследование подтвердило, что применение CellSaic на мышиных моделях воспалительного заболевания кишечника уменьшает воспаление и способствует восстановлению тканей в толстой кишке.

Это эпохальное открытие должно существенно усилить противовоспалительное действие МСК и сделает возможной регенерацию различных тканей.

Предпосылки исследования

Регенеративная медицина — это новая область медицинских исследований, нацеленная на создание технологий регенерации поврежденных органов и тканей и восстановления их функций. Лечение с использованием МСК привлекательно своей биологической безопасностью и подтвержденной эффективностью при таких заболеваниях, как воспаления, церебральный инфаркт, а также травмы хряща. Считается, что МСК обеспечивают композитные эффекты, выделяя гуморальные факторы и прикрепляясь к клеткам для инициирования реакций. Однако лечение с помощью одних МСК характеризуется переменным успехом или недостаточной эффективностью.
Корпорация FUJIFILM разработала петалоидные μ-частицы безопасного внеклеточного матрикса Cellnest, который не содержит ингредиентов животного происхождения, и, объединив его с клетками, создала структуру CellSaic для повышения эффективности клеточной терапии. В тесте на трансплантацию панкреатического островка с использованием мышиной модели диабета структура CellSaic существенно увеличила рост клеток и успешно снизила уровень глюкозы в крови до нормального, что доказывает ее особую эффективность при трансплантации клеток.
В последнем случае специалисты FUJIFILM исследовали, как можно использовать структуру CellSaic для повышения эффективности лечения воспалительных заболеваний с привлечением МСК, и получили следующие результаты.

[Результаты тестов 1] Проверка того, что выделение противовоспалительного гуморального фактора TSG-6*⁵, производимого МСК в ответ на воспалительное раздражение, увеличивается в три-четыре раза

(1) Описание теста

При тестировании были подготовлены образцы в группе только с МСК и в группе с МСК и CellSaic. Были использованы два типа МСК: один был выделен из человеческого жира, а другой — из костного мозга. Далее они были разделены на две группы: группу с фактором воспаления TNFα*⁶ и группу без TNFα. По прошествии 48 часов исследователи сравнили количество выделенного в образцах противовоспалительного гуморального фактора TSG-6.

(2) Результаты тестов

В группе образцов, к которым был добавлен TNFα, в группе с CellSaic, в отличие от группы только с МСК, факторов TSG-6 выработалось в три раза больше у МСК, произведенных из человеческого жира, и в четыре раза больше у МСК, полученных из костного мозга.

[Результаты теста 2] Уменьшение воспаления, уменьшение симптомов (например, потери веса) и улучшение регенерации тканей в толстой кишке на мышиных моделях воспалительного заболевания кишечника

(1) Описание теста

Мышиные модели воспаления кишечника были подготовлены путем введения мышам в течение семи дней вызывающего воспаление средства — декстран сульфат натриевая соль (DSS). Исследователи сравнили друг с другом образцы группы, которая получила только МСК из человеческого жира, группы с МСК в виде CellSaic (группа CellSaic) и контрольной группы, не получившей МСК. При сравнении учитывался уровень снижения симптомов воспаления кишечника, например, потери веса и сжатия кишечника. МСК / CellSaic давались путем подкожного впрыскивания на 7-й день тестирования.

(2) Результаты тестов

По сравнению с контрольной группой в группе CellSaic наблюдалось значительное восстановление потерянного веса и восстановление тканей толстого кишечника. Уровень восстановления был выше, чем у группы с только МСК.
Результаты показывают: по сравнению с лечением с помощью одних МСК при использовании CellSaic в ответ на воспаление выделяется большее количество противовоспалительных гуморальных факторов, что позволяет достичь большего противовоспалительного действия в живом организме, таким образом повышая эффективность лечения.

Эти результаты говорят о том, что структуру CellSaic, объединяющую петалоидные μ-частицы Cellnest и клетки, можно применять при лечении в области регенеративной медицины, в частности, при пересадке клеток и восстановлении тканей. Результаты будут представлены на 16-м Конгрессе Японского общества регенеративной медицины, который будет проводиться 8 марта 2017 года в Международном центре г. Сендай, Япония.

Корпорация FUJIFILM продолжит содействовать проведению исследований и разработок в области регенеративной медицины и переносу их результатов в промышленное производство, используя высокофункциональные материальные и инженерные технологии, полученные путем многолетних исследований фотопленки, и объединяя их с достижениями регенеративной медицины. Например, ведущие технологии iPS-клеток, ноу-хау компании Cellular Dynamics International Inc и методы производства клеток для использования в лечении, разработанные компанией Japan Tissue Engineering Co., Ltd.

• * Мезенхимальные стволовые клетки — это соматические стволовые клетки мезенхимальной системы (например, костные клетки, хрящевые клетки, сухожильные клетки, жировые клетки). Они обладают способностью к дифференцировке главным образом по отношению к мезенхимальным клеткам. Считается, что они имеют большой потенциал для использования в качестве источника клеток в различных видах регенеративной медицины.
• ** Рекомбинантный пептид cellnest™, полученный на основе человеческого коллагена типа I — это искусственный белок, полученный из дрожжевых t-клеток с помощью технологий генной инженерии. Он был запущен декабре 2014 года в качестве реагента для использования в исследованиях. Коллаген является основным видом белка, образующим соединительные ткани животных. Человеческий коллаген типа I находится в тканях костей и кожных покровов в объеме до 95 % всего коллагена человеческого организма.
• *** CellSaic — это трехмерная мозаичная клеточная структура, объединяющая клетки и внеклеточный матрикс. Термин CellSaic произошел из названия «Cell and Scaffold forming Mosaic» (мозаика, образующая клетки и скаффолд) и получен в результате сочетания слова «cell» и окончания «-saic» слова «mosaic».
• *4 Гуморальные факторы — это белки, выделяемые клетками и передающие сигналы между клетками. Многие из них играют роль в иммунной системе и при воспалении.
• *5 Ген 6, стимулированный фактором некроза опухоли — это многофункциональный белок, связанный с воспалительными процессами. Он обладает противовоспалительным действием.
• *6 Фактор некроза опухоли — это тип гуморального фактора. Он считается одним из основных причин появления воспаления. Сигналы TNFα увеличивают выработку воспалительных гуморальных факторов.