Biopolym. Cell. 2015; 31(5):371-378.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008F9
Молекулярна та клітинна біотехнології
Розподіл трансплантованих МСК Вартонового студня пуповини людини в центральній нервовій системі щурів з експериментальним аутоімунним енцефаломієлом
1, 2Ковальчук М. В., 2Дерябіна О. Г., 3Пічкур Л. Д., 3Вербовська С. А., 2Шувалова Н. С., 3Пічкур О. Л., 1Кордюм В. А.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. ДУ «Інститут генетичної і регенеративної медицини НАМН України»
    вул. Вишгородська, 67, Київ, Україна, 04114
  3. Інститут нейрохірургії ім. академіка А. П. Ромоданова АМН України
    вул. Платона Майбороди, 32, Київ, Україна, 04050

Abstract

Мезенхімальні стовбурові клітини Вартонового студня пуповини людини (МСК-ВС) мають значну перевагу і потенціал у лікуванні захворювань центральної нервової системи (ЦНС) і можуть стати новою альтернативною терапією для розсіяного склерозу (РС). Мета. Вивчити виживання і розподіл МСК-ВС в ЦНС щурів з ЕAЕ після субокціпітальної трансплантації. Методи. Виділення і культивування МСК-ВС in vitro. Імунологічне фенотипування методом проточної цитофлюориметрії. Індукція ЕАЕ. Інтратекальне введення МСК в ЦНС щурів лінії Wistar з ЕАЕ, індукованим гомогенатом спинного мозку (ГСМ). Виживання МСК-ВС в ЦНС щурів оцінювали за допомогою виявлення людської альфа-сателітної ДНК у зразках тканин та спинномозковій рідині (СМР) на 2, 3, 4, та 5 дні за допомогою ПЛР. Результати. ПЛР-аналіз для альфа-сателітних послідовностей показав, що ДНК людини виявлялася протягом 5 днів після інтратекального введення, на піку симптомів. Було показано, що трансплантовані ксеногенні МСК-ВС мігрували через СМР в різні сегменти спинного мозку. Висновки. Отримані результати дозволяють припустити, що МСК-ВС, введені інтратекально, можуть мігрувати зі струмом СМР в різні відділи ЦНС і перебувати в них протягом першого тижня після трансплантації на піку захворювання ЕAЕ в ксеногенному варіанті без імуносупресії. МСК-ВС можна розглядати як джерело клітин для доставки терапевтичних молекул для лікування запальних захворювань ЦНС.
Keywords: МСК-ВС, експериментальний аутоімунний енцефаломієліт, альфа-сателітна ДНК
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Darlington PJ, Boivin MN, Bar-Or A. Harnessing the therapeutic potential of mesenchymal stem cells in multiple sclerosis. Expert Rev Neurother. 2011;11(9):1295-303.
[2] Høglund RA, Maghazachi AA. Multiple sclerosis and the role of immune cells. World J Exp Med. 2014;4(3):27-37.
[3] Mastorodemos V, Ioannou M, Verginis P. Cell-based modulation of autoimmune responses in multiple sclerosis and experimental autoimmmune encephalomyelitis: therapeutic implications. Neuroimmunomodulation. 2015;22(3):181-95.
[4] Goldenberg MM. Multiple sclerosis review. P T. 2012;37(3):175-84.
[5] Karussis D, Karageorgiou C, Vaknin-Dembinsky A, Gowda-Kurkalli B, Gomori JM, Kassis I, Bulte JW, Petrou P, Ben-Hur T, Abramsky O, Slavin S. Safety and immunological effects of mesenchymal stem cell transplantation in patients with multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis. Arch Neurol. 2010;67(10):1187-94.
[6] Cohen JA. Mesenchymal stem cell transplantation in multiple sclerosis. J Neurol Sci. 2013;333(1-2):43-9.
[7] Constantin G, Marconi S, Rossi B, Angiari S, Calderan L, Anghileri E, Gini B, Bach SD, Martinello M, Bifari F, Galiè M, Turano E, Budui S, Sbarbati A, Krampera M, Bonetti B. Adipose-derived mesenchymal stem cells ameliorate chronic experimental autoimmune encephalomyelitis. Stem Cells. 2009;27(10):2624-35.
[8] Axelsson M, Malmeström C, Gunnarsson M, Zetterberg H, Sundström P, Lycke J, Svenningsson A. Immunosuppressive therapy reduces axonal damage in progressive multiple sclerosis. Mult Scler. 2014;20(1):43-50.
[9] Lublin FD, Bowen JD, Huddlestone J, Kremenchutzky M, Carpenter A, Corboy JR, Freedman MS, Krupp L, Paulo C, Hariri RJ, Fischkoff SA. Human placenta-derived cells (PDA-001) for the treatment of adults with multiple sclerosis: a randomized, placebo-controlled, multiple-dose study. Mult Scler Relat Disord. 2014;3(6):696-704.
[10] Maltman DJ, Hardy SA, Przyborski SA. Role of mesenchymal stem cells in neurogenesis and nervous system repair. Neurochem Int. 2011;59(3):347-56.
[11] Uccelli A, Laroni A, Freedman MS. Mesenchymal stem cells for the treatment of multiple sclerosis and other neurological diseases. Lancet Neurol. 2011;10(7):649-56.
[12] Keating A. Mesenchymal stromal cells: new directions. Cell Stem Cell. 2012;10(6):709-16.
[13] Nakano N, Nakai Y, Seo TB, Homma T, Yamada Y, Ohta M, Suzuki Y, Nakatani T, Fukushima M, Hayashibe M, Ide C. Effects of bone marrow stromal cell transplantation through CSF on the subacute and chronic spinal cord injury in rats. PLoS One. 2013;8(9):e73494.
[14] Isakova IA, Baker K, DuTreil M, Dufour J, Gaupp D, Phinney DG. Age- and dose-related effects on MSC engraftment levels and anatomical distribution in the central nervous systems of nonhuman primates: identification of novel MSC subpopulations that respond to guidance cues in brain. Stem Cells. 2007;25(12):3261-70.
[15] Phinney DG, Baddoo M, Dutreil M, Gaupp D, Lai WT, Isakova IA. Murine mesenchymal stem cells transplanted to the central nervous system of neonatal versus adult mice exhibit distinct engraftment kinetics and express receptors that guide neuronal cell migration. Stem Cells Dev. 2006;15(3):437-47.
[16] Zhou C, Yang B, Tian Y, Jiao H, Zheng W, Wang J, Guan F. Immunomodulatory effect of human umbilical cord Wharton's jelly-derived mesenchymal stem cells on lymphocytes. Cell Immunol. 2011;272(1):33-8.
[17] Zhao G, Liu F, Lan S, Li P, Wang L, Kou J, Qi X, Fan R, Hao D, Wu C, Bai T, Li Y, Liu JY. Large-scale expansion of Wharton’s jelly-derived mesenchymal stem cells on gelatin microbeads, with retention of self-renewal and multipotency characteristics and the capacity for enhancing skin wound healing. Stem Cell Res Ther. 2015;6:38.
[18] Romo-González T, Chavarría A, Pérez-H J. Central nervous system: a modified immune surveillance circuit? Brain Behav Immun. 2012;26(6):823–9.
[19] Law of Ukraine “The protection of animals from cruel behavior” from 21.02.2006 N 3447-IV. Vidomosti of Verkhovna Rada of Ukraine. 2006; 27:990.
[20] Gonder JC, Laber K. A renewed look at laboratory rodent housing and management. ILAR J. 2007;48(1):29-36. Review.
[21] Maslova OO, Shuvalova NS, Sukhorada OM, Zhukova SM, Deryabina OG, Makarenko MV, Govseiev DO, Kordium VA. Heterogeneity of Umbilical Cords as a source for MSC. Dataset Pap Biol. 2013, Volume 2013;370103.
[22] Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D, Deans R, Keating A, Prockop Dj, Horwitz E. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315-7.
[23] Feurer C, Prentice DE, Cammisuli S. Chronic relapsing experimental allergic encephalomyelitis in the Lewis rat. J Neuroimmunol. 1985;10(2):159-66.
[24] Miller SD, Karpus WJ, Davidson TS. Experimental Autoimmune Encephalomyelitis in the Mouse. Curr Protoc Immunol. 2007; Chapter: Unit–15.1.
[25] Grimberg J, Nawoschik S, Belluscio L, McKee R, Turck A, Eisenberg A. A simple and efficient non-organic procedure for the isolation of genomic DNA from blood. Nucleic Acids Res. 1989;17(20):8390.
[26] Biase FH, Franco MM, Goulart LR, Antunes RC. Protocol for extraction of genomic DNA from swine solid tissues. Genet Mol Biol.2002;25(3):313–5.
[27] Becker M, Nitsche A, Neumann C, Aumann J, Junghahn I, Fichtner I. Sensitive PCR method for the detection and real-time quantification of human cells in xenotransplantation systems. Br J Cancer. 2002;87(11):1328-35.
[28] Warburton PE, Greig GM, Haaf T, Willard HF. PCR amplification of chromosome-specific alpha satellite DNA: definition of centromeric STS markers and polymorphic analysis. Genomics. 1991;11(2):324-33.
[29] Kovalchuk MV, Shuvalova NS, Pokholenko IO, Dragulyan MV, Gulko TP, Deryabina OG, Kordium VA. Monitoring of transplanted human Mesenchymal Stem Cells from Wharton’s Jelly in xenogeneic systems in vivo. Biopolym Cell. 2015;31(3):193–9.
[30] Agrawal H, Shang H, Sattah AP, Yang N, Peirce SM, Katz AJ. Human adipose-derived stromal/stem cells demonstrate short-lived persistence after implantation in both an immunocompetent and an immunocompromised murine model. Stem Cell Res Ther. 2014;5(6):142.
[31] Forostyak S, Homola A, Turnovcova K, Svitil P, Jendelova P, Sykova E. Intrathecal delivery of mesenchymal stromal cells protects the structure of altered perineuronal nets in SOD1 rats and amends the course of ALS. Stem Cells. 2014;32(12):3163-72.
[32] Farivar S, Mohamadzade Z, Shiari R, Fahimzad A. Neural differentiation of human umbilical cord mesenchymal stem cells by cerebrospinal fluid. Iran J Child Neurol. 2015 Winter;9(1):87-93.