Farmaceutyczny. Przegląd Naukowy. Scientific Review in Pharmacy. lat. Cena 24,50 zł

Transkrypt

1 Farmaceutyczny copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Cena 24,50 zł Miesięcznik Przegląd Naukowy IC Value - Current 4,55 MNiSW 6 ROK VII (XI) Nr 10/2010 (69) Scientific Review in Pharmacy Perspektywy wykorzystania komórek macierzystych 0sznura pępowinowego w medycynie regeneracyjnej Zastosowanie krioprezerwacji izolowanych wysp trzustkowych w terapii cukrzycy Synteza i analiza aktywności enzymatycznej pochodnych 2-benzoksazolinonu jako potencjalnych inhibitorów esteraz cholinowych o potencjalnym zastosowaniu w terapii i/lub diagnostyce choroby Alzheimera0 Chemoprewencja w raku piersi Ocena ekspresji genów kodujących wybranej metaloproteinazy macierzy pozakomórkowej i ich tkankowe inhibitory w raku krtani ISSN lat Ekspresja genów związanych z kaskadą kaspaz w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę0 Rola farmaceuty w procesie terapii pacjenta chorującego na nadciśnienie tętnicze 1

2

3 Redaktor Naczelny / Editor-in-Chief: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk Adres redakcji / Editorial Adress: ul. Jedności 8, Sosnowiec, Polska / Poland Tel , Fax kolegium.redakcyjne@kwiecinski.pl Konsultacyjna Rada Naukowa / Scientific Board Przewodniczący / Head: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk - Sosnowiec Członkowie / Members: 6 Czasopismo jest indeksowane w bazie Scopus. Prof. dr hab. Edward Bańkowski - Białystok Prof. dr Karmela Barišić - Zagreb, Chorwacja Prof. dr hab. Jerzy Brandys - Kraków Prof. dr Vitalis Briedis - Kaunas, Litwa Prof. dr hab. Elżbieta Brzezińska - Łódź Prof. dr Benito Del Castillo Garcia - Madrid, Hiszpania Prof. dr. Lionel Buéno - Toulouse, Francja Prof. dr hab. Kazimierz Głowniak - Lublin Prof. dr hab. Edmund Grześkowiak - Poznań Prof. dr Filiz Hincal - Ankara, Turcja Prof. dr. Michael Horowitz - Adelaide, Australia Prof. dr med. Kinga Howorka - AKH, UW, Wien, Austria Sekretarz Naukowy / Scientific Board Secretary: Dr n. med. Robert D. Wojtyczka fpn@kwiecinski.pl Prof. dr hab. Renata Jachowicz - Kraków Prof. dr hab. Ewa Jagiełło-Wójtowicz - Lublin Prof. dr hab. Krzysztof Jonderko - Sosnowiec Prof. dr hab. Marcin Kamiński - Katowice Prof. dr Vesna Kuntić - Belgrade, Serbia Prof. dr hab. Jan Pachecka - Warszawa Prof. dr hab. Jerzy Pałka - Białystok Prof. dr hab. Janusz Pluta - Wrocław Prof. dr hab. Janusz Solski - Lublin Prof. dr Hiroshi Suzuki - Tokyo, Japonia Prof. dr hab. Yanusz Wegrowski - Reims, Francja Prof. dr hab. Marek Wesołowski - Gdańsk Prof. dr Mira Zečević - Belgrade, Serbia Członkowie Kolegium Redakcyjnego / Members of Editorial Board: Dr n. farm. Paweł Olczyk Dr n. biol. Małgorzata Kępa Mgr Anna Szeremeta Dr n. med. Agnieszka Jura Półtorak Dr n. hum. Anna Kierczak Mgr inż. Marcin Chabior Przemysław Jędrusik Wydawca / Publisher: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego 21 lat Adres Wydawcy / Publisher Adress: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ul. Wiśniowa 25/2, Bielsko-Biała, Polska / Poland tel , fax Prezes / President: dr n. med. Adam Kwieciński (Ph.D. M.D.) Marketing Manager: Opracowanie graficzne / Graphics: Skład / Technical Editor: Agnieszka Romańska Robert Cyganik Jerzy Partyka agnieszka.romanska@kwiecinski.pl Nakład: do egz. / Print run: up to 7000 copies Farmaceutyczny Przegląd Naukowy jest współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Scientific Review in Pharmacy is financially supported by Ministry of Science and Higher Education. Wszystkie materiały opublikowane w piśmie objęte są ochroną Prawa autorskiego. Projekty chronione są Ustawą o Prawie autorskim i pokrewnych prawach z 1994 r. (Dz. U. Nr 24, poz. 83). Redakcja zastrzega sobie prawo dostosowania nadesłanych materiałów do potrzeb pisma. Przedruki możliwe jedynie za zgodą wydawcy. Za treść materiałów reklamowych oraz listów od czytelników redakcja nie odpowiada. All published papers in Scientific Review in Pharmacy are protected by copyright laws (according to Law Gazette NO 24, item. 83). Board of Editors reserves the rights to harmonize the papers obtained to journal rules and requirements. Reprints are allowed only after Publisher agreement. Board of Editors are not responsible for advertisements and reader letters.

4 Zdj. Zygmunt Wieczorek Szanowni Państwo, Koleżanki i Koledzy, Drodzy Czytelnicy Witam serdecznie w numerze październikowym. Mamy początek roku akademickiego i nowe wyzwania dydaktyczne oraz naukowe. Te ostatnie to także nieustanne dokształcanie się, a jednym ze źródeł pozyskiwania cennej wiedzy jest nasz Farmaceutyczny Przegląd Naukowy. Polecam i zapraszam na jego gościnne łamy. Szanowni Państwo. Coraz więcej prac anglojęzycznych dociera do naszej redakcji. Mamy także pracę z zagranicy. Może uda nam się zwiększyć liczbę publikacji przedkładanych w języku angielskim co pozwoliłoby przesyłać kolejne numery za granicę i w ten sposób upowszechnić nasze czasopismo w świecie. Tymczasem, trzeba także wspomnieć o ważnych wydarzeniach w życiu naszych Wydziałów Farmaceutycznych. 26 października odbyła się bowiem uroczystość wmurowania kamienia węgielnego pod powstający kampus Wydziału Farmaceutycznego w Sosnowcu. W uroczystości wzięli udział dziekani wszystkich Wydziałów Farmaceutycznych w Polsce. To już druga taka ogólnopolska uroczystość, bowiem rok temu odbyło się wmurowanie kamienia węgielnego pod obiekt Wydziału Farmaceutycznego w Białymstoku. Do budowy nowych obiektów przymierzają się kolejne Wydziały. Cieszy, że mamy tak dużo determinacji, a co najważniejsze skuteczności, w pozyskiwaniu środków finansowych, pozwalających na znaczące polepszenie bazy dydaktycznej i naukowej dla naszych studentów i nauczycieli akademickich. Jak w każdym numerze, i tym razem uprzejmie Państwa informuję o odbywającej się w świecie konferencji naukowej. Tym razem będzie to konferencja pod nazwą 14 th WORLD CONFERENCE ON LUNG CANCER, która odbędzie się w dniach 3 7 lipca 2011 r., w Amsterdamie. W oczekiwaniu na kolejne spotkanie, już niebawem, załączam serdeczne pozdrowienia, Redaktor Naczelny Prof. dr hab. Krystyna Olczyk

5 6 Nr 10 / 2010 Spis treści Perspektywy wykorzystania komórek macierzystych 0 sznura pępowinowego w medycynie regeneracyjnej 15 The umbilical cord stem cells as a promising cell source 0 in regenerative medicine Zastosowanie krioprezerwacji izolowanych wysp trzustkowych w terapii cukrzycy0 22 Application of cryopreservation of isolated islets of Langerhans in Diabetes Mellitus therapy Synteza i analiza aktywności enzymatycznej pochodnych 2-benzoksazolinonu jako potencjalnych inhibitorów esteraz cholinowych o potencjalnym zastosowaniu w terapii i/lub diagnostyce choroby Alzheimera0 28 Synthesis and biological evaluation of 2-benzoxazolinone derivatives as potential cholinesterase inhibitors for Alzheimer s Disease therapy and/or diagnostic Chemoprewencja w raku piersi0 34 Breast cancer chemoprevention Evaluation of gene expression of selected matrix metalloproteinases and their tissue inhibitors in laryngeal cancer 41 Ocena ekspresji genów kodujących wybranej metaloproteinazy 0 macierzy pozakomórkowej i ich tkankowe inhibitory w raku krtani0 Ekspresja genów związanych z kaskadą kaspaz w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę0 47 Expression of genes associated with caspases cascade 0 in promyelotic leukemia cells HL-60 exposed to cisplatin0 Rola farmaceuty w procesie terapii pacjenta chorującego na nadciśnienie tętnicze0 52 The role of the pharmacist in the patent treatment for hypertension0

6 INDUSTRY SUPPORTED SYMPOSIUM (ISS) Guidelines and Application Date: July 3-7, 2011 Location: Amsterdam, The Netherlands Website: Expected No. of Delegates: 7,500+ For ISS Opportunities, contact: Pia Hirsch International Association for the Study of Lung Cancer Telephone: CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: Web:

7 INDUSTRY SUPPORTED SYMPOSIUM (ISS) GUIDELINES AND APPLICATION PROCESS Purpose Industry Supported Symposia (ISS) are autonomous, CME-accredited educational activities held in conjunction with IASLC meetings. An ISS may be supported by a company or a not-forprofit organization. These guidelines are designed to assist you in working with IASLC if you would like to apply to present an Industry Supported Symposium in conjunction with the 14 th World Conference on Lung Cancer (14 th WCLC). The 14 th WCLC is scheduled for July 3-7, 2011, at the RAI Convention Center, in Amsterdam, The Netherlands. Definition of Term Industry Supported Symposium (ISS) refers to any activity, educational in nature, which is independently organized and offered by another organization and held in conjunction with the 14 th WCLC. This includes, but is not limited to, any educational activity that carries Continuing Medical Education (CME) credit not sponsored by the IASLC. The information presented in the ISS must be balanced and provide the attendee with an objective viewpoint. Proposals for ISS will also be evaluated for the ability to provide educational content distinct from that in the official education and scientific programs. Proposals must be for live programs only; no Supported or simultaneous broadcasts or otherwise non-live programming will be considered. CME The IASLC promotes the study of etiology, epidemiology, prevention, diagnosis, treatment and all other aspects of thoracic oncology and provides education about thoracic oncology to physicians and other professionals in the care of patients with lung cancer and related thoracic disorders. The 14 th WCLC is accredited by the ACCME to provide continuing medical education for physicians. The nature and scope of the 14 th WCLC is to provide educational content in thoracic oncology to meet identified learning needs of its members and program attendees; the target audience is U.S. and international physicians practitioners, academicians, and clinical researchers involved in the care of patients with lung cancer; the 14 th WCLC is designed to allow attendees to advance their competence and performance in caring for patients with lung cancer; and, the expected results of the 14 th WCLC is an increase in competence and performance in relation to the participating physician learner s needs or education gaps. CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

8 Application Process/Deadlines The organization interested in holding an Industry Supported Symposium shall submit a written application (see attached), along with a completed IASLC Letter of Agreement to IASLC Executive Office. Applications for symposia must be submitted by March 1, A peer review process of the submitted proposals for ISS is conducted by the meeting Steering Committee. Final proposals will be approved, or disallowed, only after the selection of the education and scientific program for the symposium to ensure that selected ISS are distinct in content and adhere to this policy. Reviewer s scores and comments are confidential and the decision of the Steering Committee is final. By signing the letter of agreement, the supporter agrees to: Permit an IASLC representative to audit the Symposium; Not change any material aspect of the Symposium from that conveyed in the proposal; Not make use of the name or logo of IASLC or any co-sponsoring organization of the Symposium on any Symposium-related materials or in any way that implies that IASLC is a sponsor of the function. Materials must not identify IASLC or any of the cosponsoring organizations symposia as a sponsor, co-sponsor or CME provider of the Symposium; Not change or alter any presentation in any way for re-purposed products unless otherwise approved. Any re-purposed materials must carry the required promotion/marketing statement (marketing statement on page 6). Materials must not identify IASLC as a sponsor, co-sponsor or CME provider of the ISS; Not include commercial displays in or around the room where the ISS is held or anywhere in the IASLC Meeting site at any time; and Not sell or promote a product to ISS attendees before, during, or after the ISS. Upon approval and acceptance of any proposal, the symposium provider will be invoiced by IASLC (or appointed Secretariat) for the unrestricted educational grant (see fee schedule on page 6). The supporter will be invited to participate with an expectation that the educational activity is held in accordance with the standards established by the Accreditation Council for Continuing Medical Education (ACCME), the American Medical Association s Ethical Opinion on Continuing Medical Education and Gifts to Physicians, the Food and Drug Administration regulations regarding Industry Supported Scientific and Educational Activities, the PhRMA code on Interactions with Healthcare Professionals, and the Office of Inspector General Compliance Program Guidance for Pharmaceutical Manufacturers. It is strongly recommended that appropriate source and reference citations accompany all data presented in slides and program materials. CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

9 Once the application has been approved, the symposium provider must submit to IASLC (and/or appointed Secretariat) the following for review and approval before distribution in print or electronically: Faculty and Planning Committee Disclosure Information; Description of how faculty and planning committee disclosure information will be communicated to attendees; Summary of how conflicts of interest are to be managed among Symposium planning committee members and presentation faculty; Promotional and Marketing Materials; Invitations; Signage; Faculty presentations; Evaluation Tool; Full evaluation report of the Evaluation Data (due October 30, 2011); and Session evaluations must include assessment items that probe participants perceptions on 1) whether the program was commercially biased; 2) whether the program was educationally balanced and objective; and 3) their overall rating on the quality of the program. A timeline for the above items is included on page 8. IASLC reserves the right to: Refuse any proposal that does not meet the criteria set forth in these guidelines; Reject any proposal for reasons that it solely determines and applies and limit the number of industry organized activities; and Consult with the organization to assure appropriateness of activity outcome. Program Content The proposed program must be unique and not have been previously presented during other forums or meeting involving the co-sponsoring organizations; The proposed program title must be indicative of the symposia; The proposed objectives should clearly meet the educational needs of the target audience; Program must be presented in an objective, balanced and scientifically rigorous manner, and the program cannot promote a specific drug product or service, and must meet the policies and guidelines of ACCME; and The content and format of a CME activity or its related materials must promote improvements or quality in healthcare and not a specific proprietary business interest of a commercial interest. CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

10 Regulations Regarding Speaker Participation The IASLC has a rule of one that an individual can speak at only one ISS. This is handled on a first application basis. An individual listed on more than one ISS application will be considered only as the first received. Scheduling Upon finalization of the Scientific Programme outline, available ISS sessions will be made available. Allocation of ISS sessions will be offered based on: 1. Annual contribution of the company to IASLC 2. First come first paid and will be coordinated through the official Secretariat for the 14 th World Conference on Lung Cancer. CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

11 FEE SCHEDULE Application Fee There is an 800 nonrefundable application fee that must accompany your application. This fee is meant to help cover administrative costs associated with processing the application. Direct Costs All organizations will be responsible for the management of their own event s logistics and for payment of direct costs associated with event promotion, presenters, catering and audiovisual equipment. All logistics are to be coordinated in conjunction with the official Secretariat for the 14 th WCLC. The Secretariat will liaise on your behalf with the official suppliers and venue of the 14 th WCLC. All ISS speaker costs (flight, accommodation and incidentals) are the responsibility of the ISS sponsor. This also applies to all Invited Speakers of the IASLC Conference. Unrestricted Educational Grant Upon IASLC approval of the symposium, the ISS provider will be invoiced by the Secretariat of the 14 th WCLC for an unrestricted education grant for the ISS session type selected (Unopposed or Opposed). Unopposed ISS Opposed ISS 120,000 60,000 Payment is due within 30 business days of invoice issuance to proceed with the program. Cancellation The cancellation policy is as follows: Within 30 days of payment for Unrestricted Educational Grant Full Refund Prior to February 1, % Refund After February 1, No Refund Promotion/Marketing We encourage independent promotion of approved symposia. IASLC must approve the content of all invitational/promotional and subsequent material prior to printing, distribution, or posting on the internet. Invitations and announcements addressed to IASLC registrants should clearly indicate the name(s) of the organization(s) funding the program and possible CME Provider and must adhere to the following IASLC logo use: Promotional and marketing materials for the symposium must contain the following statement: This presentation was selected by the 14 th World Conference on Lung Cancer Programme Committee as an independent educational activity held in conjunction with the 14 th World Conference on Lung Cancer. This presentation is not sponsored or endorsed by the IASLC. CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

12 The following additional requirements must be observed prior to, during and following the event: For CME providers, no commercial displays will be allowed in the meeting room at any time; For CME providers, no sales or product promotion to attendees is allowed before, during or after the symposium as an adjunct to the meeting program; Supported activities are not acceptable substitutes for activities that are designed to occur during the exhibit program; and Flyers and promotional materials are only permitted to be distributed at corporate booth within the exhibition hall. Promotional Benefits for each ISS purchased One time direct mailing of ISS invitation to registered Conference attendees (through Conference Mailing House); One delegate bag insert of ISS invitation (invitation must be printed through Conference printer for delegate bag insertion); ISS invitation (PDF format) posted on dedicated ISS webpage on Conference Website; and Listing of ISS included in the On-site Programme Book. CME Evaluation Summary All Industry-Supported Symposia programs must provide IASLC with a summary report of attendees evaluations of the program that is collected in conformance with ACCME requirements. Attendees must be asked to evaluate the program for objectivity and the presence of commercial bias. Results of these questions are to be included in a summary evaluation report that must be provided to IASLC by October 30, CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

13 March 1, 2011 ISS Proposal Deadline INDUSTRY SUPPORTED SYMPOSIUM IMPORTANT DATES Within 30 days of ISS application submission and payment IASLC Evaluation Process and Approval Within 30 days of invoice for ISS ISS Payment Deadline May 15, 2011 Final Invitation and Marketing Materials due for Approval June 19, 2011 Final On-site and Presentation Materials & Signage due for Approval October 30, 2011 ISS Evaluation Report Deadline CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: Web:

14 ISS PROPOSAL APPLICATION FORM DEADLINE FOR SUBMISSION: MARCH 1, 2011 In addition to this form, applicants must include the following information to be considered: Copy of the program in both printed and electronic format (Microsoft Word, either by CD- ROM or as an attachment) containing title of program, title of presentation and confirmed speaker names; Learning objectives; and 800 nonrefundable application fee payable to IASLC. Name of Requestor: Name of Event: Date (First Choice): Start Time: End Time: Date (Second Choice): Anticipated Attendance: Anticipated CME Credits: Supporting Company: Contact Person: Title: Mailing Address: City: State/ Province: Zip/Postal Code: Phone: Fax: Corporate Website: Third Party Company: Contact Person: Mailing Address: Title: City: State/ Province: Zip/Postal Code: Phone Fax Corporate Website Send your completed application to: IASLC Executive Office P.O. Box 6508, MS F 434 Aurora, CO Phone: CONFERENCE SECRETARIAT International Conference Services Ltd. Suite West Hastings Street Vancouver, BC Canada V6E 2K3 Tel: Fax: wclc2011@icsevents.com Web:

15 Farm Przegl Nauk, 2010,10, copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Perspektywy wykorzystania komórek macierzystych sznura pępowinowego w medycynie regeneracyjnej The umbilical cord stem cells as a promising cell source in regenerative medicine Anna Kulczycka, Arkadiusz Orchel, Ewa Chodurek, Natalia Gawlik, Zofia Dzierżewicz Katedra i Zakład Biofarmacji, Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Streszczenie Niedostateczna dostępność organów do przeszczepu oraz ryzyko nadmiernej reakcji ze strony układu immunologicznego biorcy wskazuje na konieczność wykorzystania nowych rozwiązań z zakresu nauk biomedycznych mających na celu opracowanie sztucznych narządów. Możliwości takie daje inżynieria tkankowa, u której podstaw zakłada się wykorzystanie komórek umieszczanych w trójwymiarowym rusztowaniu. Najbardziej pożądanym typem komórek są komórki macierzyste ze względu na ich zdolność do samoodnowy, duży potencjał różnicujący i możliwość odtwarzania nie tylko tkanek, ale też całych narządów. Wcześniej wykorzystywane szpikowe mezenchymalne komórki macierzyste (BMSC) mają pewne ograniczenia związane z niewielką liczebnością ich populacji zasiedlającej szpik kostny, inwazyjnością procedury pozyskiwania oraz niedostatecznym potencjałem proliferacyjnym. Problemy te nie występują w przypadku innego źródła pozyskiwania MSC jakim jest galareta Whartona czyli tkanka łączna otaczająca naczynia krwionośne sznura pępowinowego. Komórki wyizolowane z galarety Whartona (UCSC) mają charakter miofibroblastów. Mają one zdolność różnicowania zarówno w komórki łącznotkankowe jak również w m. in. kardiomiocyty czy neurony produkujące dopaminę. UCSC nie posiadają na swojej powierzchni markerów charakterystycznych dla linii hematopoetycznej (CD45 i CD34) oraz antygenów zgodności tkankowej układu MHC klasy II przez co nie są immunogenne. Cechują się wyższym potencjałem proliferacyjnym oraz możliwością większej liczby podziałów przed wystąpieniem oznak starzenia się w stosunku do BMSC. Dodatkowym atutem jest brak inwazyjności procedury izolacji komórek, gdyż sznur pępowinowy jest postnatalnym materiałem odpadowym. Abstract An insufficient number of organs available for transplantation and the risk of an overreactive immune response generate the great need for developing new solutions in biomedical sciences to create some artificial organs. Tissue engineering provides necessary solutions based on the utilization of cells seeded on three-dimensional scaffolds. The most desired type of cells are stem cells because of their ability to self-renewal, great differentiating potential and ability to formation not only single tissues but also whole organs. Commonly used bone marrow mesenchymal stem cells (BMSC) have some disadvantages. Their number in bone marrow is very low. The isolation procedure is invasive and cells often have inadequate proliferative potential. These problems probably can be resolved by using alternative sources of stem cells. Among them, Wharton s jelly, a connective tissue surrounding blood vessels in the umbilical cord appears to be most interesting. Wharton s jelly is composed of myofibroblast-like stromal cells that are generally considered to be mesenchymal stem cells (UCSC). They are able to differentiate into cells of chondrogenic, adipogenic and osteogenic lineages as well as cardiomyocytes or dopaminergic neurons. UCSC do not express hematopoietic lineage markers (CD45, CD34) and MHC class II antigens so they are not immunogenic. UCSC are characterized by a higher proliferative potential and a greater number of population doublings without any signs of aging compared to BMSC. An additional advantage is the lack of invasiveness of the cell isolation procedure as the umbilical cord is a postnatal waste material. Key words: tissue engineering, mesenchymal stem cells, UCSC cells Słowa kluczowe: inżynieria tkankowa, mezenchymalne komórki macierzyste, komórki UCSC Inżynieria tkankowa jako dziedzina medycyny Zarówno nagły wypadek jak i przewlekły proces chorobowy mogą prowadzić do uszkodzenia lub nawet całkowitego zniszczenia organów czy tkanek. Możliwości leczenia, jakie daje współczesna medycyna, często są w takich przypadkach niezadawalające. Ograniczają się one do metod takich jak transplantacja, rekonstrukcja chirurgiczna czy zastosowanie sztucznych protez. W przypadku transplantacji często pojawiają się problemy z dostępnością organów do przeszczepu. Istnieje ponadto duże ryzyko odrzucenia przeszczepu w wyniku nadmiernej reakcji układu immunologicznego [1, 2]. 15

16 Farm Przegl Nauk, 2010, 10 Obecnie duże nadzieje na przełom w terapii wiąże się z rozwojem inżynierii tkankowej, stosunkowo młodej dziedziny nauki, stanowiącej nowe narzędzie medycyny regeneracyjnej [3, 4]. Inżynieria tkankowa jest dziedziną łączącą wiedzę z zakresu hodowli tkankowych, biomateriałów oraz transplantologii i wykorzystującą ją do odtwarzania tkanek, a także projektowania sztucznych narządów. Jej głównym celem jest wytwarzanie tkanek, w kulturach in vitro, a następnie implantowanie ich w miejsca, które uległy uszkodzeniu [5-7]. Przykładem zastosowania tej strategii w praktyce są takie produkty jak Hyalograft-C czy Apligraft. W przypadku Hyalograftu C autologiczne chondrocyty osadzane są na trójwymiarowym rusztowaniu (ang. scaffold) wykonanym z kwasu hialuronowego, poddanego chemicznym modyfikacjom (HYAFF 11) i wszczepiane pacjentom z konfliktem rzepkowo-udowym [8, 9]. Z kolei trudno gojące się owrzodzenia i rany można pokrywać żywym opatrunkiem - Apligraftem, który jest ekwiwalentem skóry, posiadającym zarówno warstwę naskórkową, jak i warstwę skóry właściwej. Obecne w nim komórki, substancje odżywcze, białka oraz czynniki wzrostu dostają się bezpośrednio w rejon uszkodzenia i przyspieszają proces regeneracji [10, 11]. Aktualnie możliwe jest także zastąpienie, w plastyce pęcherza moczowego, wcześniej wykorzystywanych segmentów żołądkowo-jelitowych przez wszczep skonstruowany z autologicznych komórek, umieszczonych na rusztowaniu z kwasu poliglikolowego i kolagenu, okryty otrzewną [12]. Znaczenie mezenchymalnych komórek macierzystych w inżynierii tkankowej Rozwój inżynierii tkankowej w ostatnich latach jest mocno związany z postępami badań nad komórkami macierzystymi. Komórki te charakteryzują się zdolnością do samoodnowy, dużym potencjałem do różnicowania, a także możliwością odtwarzania tkanek czy całych narządów [13, 14]. Pionierem badań nad mezenchymalnymi komórkami macierzystymi był Alexander Friedenstein [15]. Badacz ten, w latach 70-tych ubiegłego wieku, wykrył w czerwonym szpiku kostnym stosunkowo nieliczną populację komórek, które w warunkach in vitro ulegały adhezji do powierzchni naczynia i intensywnie proliferowały tworząc charakterystyczne kolonie. Ponieważ komórki te wyglądem przypominały fibroblasty badacz określił je terminem colony forming unit fibroblastic (CFU-F) czyli jednostki tworzące kolonie fibroblastów [15]. Wykazał on także, że komórki tworzące te kolonie odznaczały się zdolnością do przekształcania się w komórki kości osteoblasty. Dalsze badania nad tymi komórkami ujawniły, że w odpowiednich warunkach hodowli mają zdolność do różnicowania się w chondrocyty, osteocyty, adipocyty oraz miocyty [16, 17]. Caplan [18] po raz pierwszy użył w odniesieniu do tych komórek terminu mezenchymalne komórki macierzyste (mesenchymal stem cells MSC) i ta nazwa jest obecnie powszechnie stosowana. Nie jest ona jednak akceptowana przez wszystkich, stąd można w literaturze spotkać odmienne określenia m. in. komórki zrębu szpiku, multipotencjalne komórki zrębu i mezenchymalne komórki zrębu. MSC określane są jako komórki multipotencjalne, czyli zdolne do różnicowania się w kierunku różnych typów komórek w obrębie tej samej tkanki lub listka zarodkowego. Panuje powszechna zgoda co do tego, że możliwe jest indukowanie ich różnicowania w kierunku różnych rodzajów komórek mezodermalnych (z wyjątkiem komórek hematopoetycznych) [19]. Warto nadmienić, że istnieją doniesienia o różnicowaniu MSC do komórek o charakterze endodermalnym (np. hepatocyty, komórki wysp trzustkowych) oraz ektodermalnym (neurony, komórki glejowe) [17, 19, 20]. Jednakże możliwość różnicowania się MSC w inne, niż mezodermalne, typy komórek jest nadal kontrowersyjna. Powyższe obserwacje mogłyby być rezultatem obecności w szpiku kostnym niezwykle rzadkich komórek o cechach zbliżonych do embrionalnych komórek macierzystych, które izolowałyby się wspólnie z MSC. W wielu ośrodkach badawczych izolowano ze szpiku kostnego komórki pluripotencjalne nadając im przy tym różne nazwy, np. MAPC (multipotent adult progenitor cells) [21, 22] MIAMI (marrow-isolated adult multilineage inducible cells) [23] oraz VSEL (very small embryonic-like stem cells) [24]. Wymienione typy komórek izolowane były różnymi metodami i charakteryzowały się nieco odmiennymi właściwościami. Niewątpliwie populacja tworzących kolonie, adherentnych komórek (CFU-F) izolowana z czerwonego szpiku kostnego jest bardzo niejednorodna: tylko część jej komórek stanowią multipotencjalne, zdolne do samoodnowy, komórki macierzyste (MSC). W jej składzie można wyróżnić także komórki trójpotencjalne, bipotencjalne oraz unipotencjalne, gdzie te ostatnie charakteryzują się tylko zdolnością np. do kościotworzenia [17, 25]. Podczas prowadzenia hodowli MSC pochodzących ze szpiku kostnego stwierdzono, że po osiągnięciu stanu konfluencji ulegają kontaktowemu hamowaniu wzrostu [26]. Intrygujący jest fakt, że w chwili izolacji ze szpiku kostnego komórki te nie wykazywały aktywności podziałowej. Obserwacje te stały się podstawą do przypuszczeń, że in vivo komórki te większość czasu pozostają w spoczynku a ich proliferacja może być aktywowana podczas procesu regeneracji tkanki [27]. Po przeniesieniu do hodowli aktywność podziałowa MSC zwiększa się pod wpływem czynników obecnych w surowicy bydlęcej dodawanej standardowo do pożywki. Mezenchymalne komórki macierzyste zaczęły już być stosowane do celów terapeutycznych [28], a w przyszłości należy spodziewać się dynamicznego rozwoju metod leczenia z ich wykorzystaniem. Obecność MSC w przeszczepianym materiale przyspiesza odnowę układu hematopoetycznego zarówno po autologicznych jak i allogenicznych przeszczepach hematopoetycznych komórek macierzystych (HSC) [28]. Sądzi się, że immunosupresyjne właściwości tych komórek mogą chronić przed chorobą przeszczep przeciw gospodarzowi, a także zapobiegać zjawisku odrzucenia po przeszczepach narządowych [28]. MSC podawano pacjentom cierpiącym na chorobę Crohna, a także leczonym z powodu udaru niedokrwiennego mózgu czy zawału mięśnia sercowego uzyskując poprawę stanu klinicznego [29-31]. Podejmowano także próby wykorzystania własnych MSC pacjenta do odtwarzania uszkodzonych odcinków dróg oddechowych. Jako matrycę wykorzystywano fragmenty tchawic osób zmarłych. Były one oczyszczane 16

17 copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN z komórek i mogły być wszczepiane biorcom bez ryzyka odrzucenia gdyż, po usunięciu komórek, nie posiadały antygenów zgodności tkankowej. Obecność w matrycy czynników proangiogennych gwarantowała zajście procesu neowaskularyzacji i odpowiednie ukrwienie po implantacji. Przed wytworzeniem biowitalnego implantu, komórki nabłonka oddechowego pacjenta pozyskiwano w wyniku bronchoskopii, a MSC z aspiratu szpikowego. Wyizolowane MSC poddawano działaniu czynników chondrogennych a następnie nanoszono na matrycę, od strony zewnętrznej. Dzięki tak temu możliwa była transplantacja odcinków dłuższych niż 6cm, które uzyskiwano we wcześniejszych doświadczeniach. Wyniki transplantacji stanowią nadzieję dla osób z ciężkimi uszkodzeniami dróg oddechowych zwłaszcza w ich późnych stadiach [32]. Terapia komórkowa z wykorzystaniem MSC należy do bezpiecznych ponieważ komórki te, w stanie niezróżnicowanym, nie przyczyniają się do powstania guzów - potworniaków, co odróżnia je od embrionalnych komórek macierzystych [14, 17]. Problematyczny jest natomiast brak jednego wspólnego markera dla linii mezenchymalnej. Powoduje to utrudnienia podczas izolacji tych komórek [17]. W celu izolowania ludzkich MSC szpik kostny standardowo pobiera się z talerza kości biodrowej. Metoda ta odznacza się dużą inwazyjnością i znacznym dyskomfortem dla pacjenta. Szpik kostny jest stosunkowo ubogim źródłem MSC. Wraz z wiekiem dawcy, liczba MSC w szpiku znacznie spada. U noworodków jedna na komórek szpiku to mezenchymalna komórka macierzysta. U nastolatków już jedna na , natomiast w przypadku 50 latka tylko jedna na komórek szpiku to komórka macierzysta [18]. Obecnie wiadomo jednak, że komórki o właściwościach zbliżonych do MSC ze szpiku kostnego występują powszechnie w wielu tkankach i narządach organizmu. Ich obecność wykazano m. in. w tkance kostnej, tkance tłuszczowej, skórze, mięśniach szkieletowych, miazdze zębów, płucach i płodowej wątrobie [17, 33]. Udało się je nawet wyizolować z krwi obwodowej poprzez mobilizację m. in. chemokiną SDF-1 [34]. Bogatym źródłem MSC okazały się tkanki towarzyszące płodowi, które po porodzie nie spełniają już żadnej roli fizjologicznej i zostają odrzucone. Komórki te izolowano z łożyska, sznura pępowinowego, krwi pępowinowej, płynu owodniowego i owodni [35]. Sznur pępowinowy wydaje się być jednym z najlepszych źródeł mezenchymalnych komórek macierzystych zarówno do badań jak i do ewentualnych zastosowań klinicznych. Biorąc pod uwagę potencjalne możliwości wykorzystania tych komórek w terapii, jest wysoce prawdopodobne, że ich bankowanie i przechowywanie stanie się przynajmniej tak samo korzystne jak przechowywanie krwi pępowinowej [36]. Sznur pępowinowy jako źródło komórek macierzystych Sznur pępowinowy składa się z trzech spiralnie skręconych naczyń krwionośnych (dwu tętnic i jednej żyły) otoczonych galaretowatą tkanką łączną (tzw. galaretą Whartona) i jest pokryty nabłonkiem. Galareta Whartona rozwija się z mezodermy, jest bogata w białka kolagenowe (głównie kolagen I oraz III) oraz w glikozoaminoglikany (wśród których najobficiej występuje kwas hialuronowy, stanowiący aż 70% wszystkich glikozoaminoglikanów). Białka kolagenowe stanowią ok. 50% odtłuszczonej suchej masy sznura pępowinowego. Galareta Whartona zapewnia utrzymanie drożności naczyń krwionośnych sznura pępowinowego zapobiegając tworzeniu się zagięć lub zaciśnięciu światła naczyń [37]. Różnice w zagęszczeniu komórek i ich właściwościach stały się podstawą do wyróżnienia w zrębie sznura pępowinowego stref: okołonaczyniowej, międzynaczyniowej i podowodniowej [38]. Komórki wchodzące w skład galaretowatej tkanki łącznej sznura pępowinowego posiadają cechy zarówno fibroblastów jak i włókien mięśniowych gładkich, dlatego w piśmiennictwie komórki te określa się terminem miofibroblasty [39]. Stwierdzano w nich obecność desminy oraz α-aktyny mięśni gładkich, a ponadto wykazują one właściwości kurczliwe. Brak ekspresji mięśniowej miozyny, obecność wimentyny to wspólne cechy tych komórek z fibroblastami. Komórki te są odpowiedzialne za syntezę składników macierzy pozakomórkowej galarety Whartona [38]. Sądzi się, że miofibroblasty najmniej zróżnicowane, zdolne do szybkich podziałów znajdują się w podowodniowej strefie sznura pępowinowego, natomiast komórki najsilniej zróżnicowane znajdują się najbliżej naczyń krwionośnych. W ostatnich latach ukazały się publikacje, w których wykazano niezwykłą plastyczność miofibroblastów pochodzących z galarety Whartona [38, 40]. Komórki te hodowane w odpowiednich warunkach różnicowały się nie tylko w kierunku komórek łącznotkankowych (chondrocyty, osteoblasty, adipocyty) lub kardiomiocytów, ale także przekształcały się w komórki o właściwościach neuronów, produkujące dopaminę [38, 41]. Miofibroblasty te można stosunkowo łatwo wyizolować z tkanki poprzez enzymatyczne trawienie składników macierzy pozakomórkowej (standardowo używa się kolagenazy i hialuronidazy). Dobre wyniki daje też technika eksplantacji polegająca na przeniesieniu do hodowli niewielkich fragmentów tkanki łącznej sznura pępowinowego. Fragmenty te po pewnym czasie przyklejają się do powierzchni naczynia hodowlanego a miofibroblasty migrują z ich wnętrza na tę powierzchnię [42, 43]. Wyizolowane w ten sposób komórki charakteryzują się morfologią zbliżoną do fibroblastów oraz ekspresją szeregu antygenów powierzchniowych typowych dla mezenchymalnych komórek macierzystych. Należą do nich m. in. CD105, CD73, CD90, CD44, CD51, SH2 i SH3 [40]. W komórkach tych nie stwierdzono ekspresji markerów linii hematopoetycznej takich jak CD45 czy CD34. Jest to zgodne z ustaleniami Międzynarodowego Towarzystwa Terapii Komórkowej (ISCT), które uznaje komórkę za mezenchymalną jeśli spełnia ona następujące kryteria: tworzy populację komórek zdolnych do adherencji w plastiku, nie posiada markerów charakterystycznych dla linii hematopoetycznych (CD14, CD34, CD45, HLA klasy II), posiada na swojej powierzchni określone makrocząsteczki m. in. CD73, CD29 czy CD105 oraz ma zdolność do samoodnowy i potencjał różnicowania w różne linie komórkowe w warunkach in vitro [44, 45]. Zaobserwowana, w komórkach izolowanych ze zrębu sznura pępowinowego, ekspresja czynników transkrypcyjnych charakterystycznych dla embrionalnych komórek macie- 17

18 Farm Przegl Nauk, 2010, 10 rzystych, takich jak: Oct-4 czy Nanog, może świadczyć, że komórki te zachowały pewne właściwości typowe dla ESC (embryonic stem cells) i posiadają duże możliwości różnicowania [45]. Mezenchymalne komórki macierzyste z galarety Whartona (UCSC, umbilical cord mesenchymal stem cells) odznaczają się wyższą aktywnością podziałową od mezenchymalnych komórek szpikowych (BMSC, bone marrow mesenchymal stromal cells) oraz stosunkowo dużą aktywnością telomerazy [46]. Istnieją doniesienia, że UCSC zdolne są do ok. 60 podziałów przed pojawieniem się oznak starzenia. Obliczono, że z fragmentu sznura pępowinowego o długości 15 cm można wyizolować ok komórek macierzystych, co oznacza że narząd ten jest bardzo bogatym źródłem tych komórek [46]. Dla porównania w szpiku kostnym odnajduje się tylko 1-10 mezenchymalnych komórek macierzystych w przeliczeniu na 10 6 jednojądrzastych komórek tam występujących [38]. W początkowym stadium prowadzenia hodowli czas podwojenia populacji wynosi od 60 do 85 godzin i zmniejsza się wraz z liczbą pasaży. Różnice w szacowanym czasie podwojenia populacji oraz liczbie podziałów bez oznak starzenia uzyskiwane przez różnych badaczy wskazują na obecność subpopulacji wśród komórek izolowanych z galarety Whartona [38]. Przy pomocy techniki CCE (counterflow centrifugal elutriation) wyróżniono subpopulacje różniące się rozmiarami i morfologią. Zauważono, że mniejsze komórki miały większy potencjał proliferacyjny i większą ekspresję markerów typowych dla MSC na swojej powierzchni. Prawdopodobnie są one prekursorami populacji większych i bardziej zróżnicowanych komórek, których ilość zwiększa się w czasie prowadzenia hodowli długoterminowej [47]. Stwierdzono, że na powierzchni komórek izolowanych z galarety Whartona znajduje się zwiększona, w stosunku do BMSC, ilość markera CD146. W dorosłym organizmie marker ten występuje na komórkach śródbłonka, które są zaangażowane w procesy neowaskularyzacji w czasie trwania procesów chorobowych. Doświadczalnie stwierdzono, iż komórki UCSC CD146 + posiadają potencjał chondrogenny, osteogenny i adipogenny, w odróżnieniu do komórek CD146 - [26]. Wcześniej wspomniana cecha hamowania kontaktowego w czasie trwania hodowli nie dotyczy UCSC. Brak takiej inhibicji jest charakterystyczny dla linii nowotworowych. W hodowlach UCSC obserwowano tworzenie agregatów komórek ponad monowarstwą jednakże bez cech transformacji komórek. Wykonując przyżyciowe barwienie błękitem trypanu stwierdzono, że komórki budujące takie agregaty były żywe. Po przeniesieniu do nowego naczynia agregaty mogły tworzyć prawidłowe linie hodowlane [26]. Biorąc pod uwagę duży potencjał proliferacyjny omawianych komórek, brak spontanicznej transformacji nowotworowej jest niesłychanie pożądaną cechą z punktu widzenia ich zastosowania klinicznego. Co więcej cykle rozmrażania i zamrażania materiału nie wywoływały widocznego zmniejszenia liczby żywych komórek, a stabilność linii zwiększała użyteczność komórek i możliwość przechowywania w warunkach laboratoryjnych [46]. Brak ekspresji HLA klasy II na komórkach UCSC i zdolność modyfikacji cząsteczek HLA klasy I umożliwia wszczepianie tych komórek zarówno na drodze allo- jak i ksenotransplantów, dzięki czemu możliwe jest odniesienie eksperymentalnego modelu zwierzęcego dla przyszłych aplikacji u ludzi. Właściwości immunosupresyjne UCSC potwierdzone zostały w kokulturach, gdzie ich obecność hamowała proliferację aktywowanych ludzkich komórek jednojądrzastych krwi obwodowej i szczurzych splenocytów. Immunogenność UCSC mogła być indukowana przez interferon-γ (IFN-γ), który stymulował ekspresję cząstek MHC na powierzchni tych komórek. Mezenchymalne komórki macierzyste sznura pępowinowego powodowały immunosupresję poprzez hamowanie proliferacji i odpowiedzi limfocytów T, modulację funkcji komórek dendrytycznych oraz indukcję limfocytów T regulacyjnych. Dodatkowo zachodziła w nich ekspresja podtypu G6 antygenu HLA, który nie był wykrywany w BMSC. Wpływ tego podtypu na immunogenność i immunosupresję jest wciąż badany, ze względu na wcześniejsze doniesienia o jego udziale w ochronie płodu przez działaniem układu immunologicznego matki [45]. Cechą charakterystyczną mezenchymalnych komórek macierzystych jest ich wysoki potencjał różnicowania. W badaniach porównawczych dotyczących osteogenezy wykazano, że aktywność enzymatyczna alkalicznej fosfatazy i tempo mineralizacji były większe w przypadku UCSC niż BMSC. Aktywacja szlaku sygnalizacyjnego Wnt wpływała na kościotworzenie zarówno w populacji UCSC jak i BMSC, a profil ekspresji genów z nim związany był zbliżony w obu populacjach wyjątkami była nadekspresja genów Fz2, DKK1 i PITX2 oraz obniżona ekspresja genów Wnt1, Wnt5a, Wnt5B, Fz1, Fz5 i Fz7 w przypadku komórek UCSC w stosunku do BMSC [26, 47]. Podejmowane są próby wykorzystania UCSC w tworzeniu biowitalnych implantów kostnych. Postęp inżynierii tkankowej umożliwił opracowanie biodegradowalnych trójwymiarowych nośników z kolagenu typu I i III. Wyższa ekspresja wskaźnika kościotworzenia osteopontyny w BMSC najprawdopodobniej wynikała z jego stałej wysokiej obecności w szpiku, gdzie wspomaga on samoodnowę komórek hematopoetycznych. Niezależnie od poziomu ekspresji osteopontyny zaobserwowano zwiększoną ekspresję składowych macierzy zarówno w hodowlach UCSC jak i BMSC, po dodaniu czynników osteogennych, przy czym najlepsze zdolności kościotworzenia miały komórki UCSC będące w kontakcie z kolagenowym rusztowaniem. Dodatkowo ekspresja metaloproteinazy 1 i 2 umożliwiała migrację tych komórek do wnętrza trójwymiarowego rusztowania [48]. Także zastosowanie podłoży z fosforanu wapnia usieciowanych i wzmocnionych chitozanem umożliwiło wykorzystanie komórek wyizolowanych z galarety Whartona do odbudowy ubytków kostnych, gdyż takie konstrukty w warunkach in vitro nie były cytotoksyczne, a proliferacja i adherencja komórek przebiegała na bardzo dobrym poziomie [49]. Kolejnym wyzwaniem dla inżynierii tkankowej jest możliwość efektywnej chondrogenezy UCSC z wykorzystaniem trójwymiarowych podłoży. Wang i wsp. [44] wskazali, że względnie duże zagęszczenie komórek nanoszonych na rusztowanie sprzyja wydajnej kolonizacji nośnika oraz zapewnia komórkom optymalne warunki do wzrostu w trakcie trwania hodowli. Autorzy ci [44] stwierdzili również, że ekspresja kolagenu typu I i glikozoaminoglikanów w UCSC była większa niż w komórkach chrząstki z wyrostków kłyk- 18

19 copyright 2010 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN ciowych, pod warunkiem odpowiednio dużego zagęszczenia komórek podczas zakładania hodowli na nośniku [42]. Kolejne doświadczenia wykazały, iż dodanie do środowiska hodowli TGF-β3 (transforming growth factor-β3) i IGF-1 (insulin-like growth factor 1) zwiększało syntezę kolagenu typu II i glikozoaminoglikanów, co umożliwiło tworzenie się prawidłowej chrząstki szklistej. Ze względu na kurczenie rusztowania wykonanego z poliglikolidu (polimeru odznaczającego się stosunkowo szybkim tempem degradacji hydrolitycznej) i uwalnianie komórek do medium konieczne jest zbadanie możliwości wykorzystania wolniej degradujących się rusztowań, np. z polilaktydu [44]. Komórki UCSC pod wpływem 5-azacytydyny lub medium kondycjonowanego formowały się w kardiomiocyty. Uwidocznione to było przez obserwowaną ekspresję troponiny I, F-aktyny czy N-kadheryny [40]. W badaniach Mitchella i wsp. [50] wykryto ekspresję markera dla neuronalnych komórek macierzystych (NSE) czy komórek glejowych (GFAP i CNPaza) na powierzchni komórek z galarety Whartona. Fu i wsp. [41] zbadali możliwość wykorzystania UCSC w leczeniu choroby Parkinsona, częstego schorzenia neurodegeneracyjnego. Było to możliwe dzięki konwersji tych komórek w neurony dopaminergiczne po dodaniu NCM (neuronal-conditioned medium), SHH (sonic hedgehog) i FGF8 (fibroblast growth factor 8) do pożywki hodowlanej. Komórki z hodowli wszczepiane były do prążkowia szczurów, u których wcześniej wywołano chorobę Parkinsona przez podanie 6-hydroksydopaminy. Konieczne jest oszacowanie wystarczającej liczby komórek potrzebnych do wszczepienia. Jak dotąd nie przeprowadzono dłuższej obserwacji, która umożliwiłaby pełne zbadanie efektów ubocznych, sekrecji neurotransmitterów, aktywacji mikrogleju oraz toksyczności medium i użytych czynników - SHH, FGF8 [41]. Jomura i wsp. [51] badali możliwość wykorzystania komórek Oct-4 + pozyskiwanych ze zrębu szczurzego sznura pępowinowego w leczeniu niedokrwienia mózgu, jako efektu zatrzymania akcji serca u szczurów. Zastosowanie szczurzych komórek umożliwiło zmniejszenie o 25-32% uszkodzeń neuronów. Prawdopodobnie odbudowa tkanki była możliwa m. in. przez aktywację i proliferację neuronalnych komórek macierzystych czy też aktywację szlaków sygnałowych Notch i Wnt, które umożliwiają cofnięcie się do wcześniejszego stadium tkanki mózgu, aczkolwiek stwierdzenie poprawności takich sformułowań wymaga dalszych badań. Bezpieczeństwo stosowania UCSC sprawdzano podając podskórnie i dożylnie duże ilości tych komórek myszom z wrodzonym brakiem odporności (SCID). Nie formowały one potworniaków po transplantacji. Ich interakcje z komórkami transformowanymi i możliwość zastosowania w terapii genowej zbadano przez wszczepienie myszom komórek raka płuc - MDA 231. Wstrzyknięte w następnej kolejności UCSC zlokalizowały się w obrębie guza lub w jego pobliżu. Prawdopodobnie w niedalekiej przyszłości będzie można wykorzystać te komórki, jako nośniki leków np. IFN-β w bezpośredniej terapii antynowotworowej [52]. Lund i wsp. [53] zbadali możliwość zastosowania UCSC do leczenia chorób zwyrodnieniowych m. in. retinitis pigmentosa. Komórki te miał większy zakres działania niż komórki z łożyska czy BMSC i umożliwiały poprawienie funkcjonowania narządu wzroku u szczurów. Były one podawane zarówno pod siatkówkę jak i do ciałka szklistego, a ich efektywność wynikała głównie z syntezy czynników neurotroficznych. Podejmowane zostały także próby leczenia zwłóknienia wątroby czy cukrzycy typu I przy pomocy mezenchymalnych komórek macierzystych z galarety Whartona. Tsai i wsp. [54] podawali szczurom tetrachlorek metylu w celu wywołania zwłóknienia wątroby. Następnie do ich wątroby wszczepiono ludzkie UCSC i znów podano substancję indukującą zwłóknienie. We wszczepionych komórkach zaobserwowano syntezę związków zaangażowanych w odbudowę wątroby w tym: prolaktyny, HGF (hepatocyte growth factor), LIF (leukemia inhibitory factor) czy CTACK (cutaneous T cell-attracting chemokine). Ksenotransplantacja spowodowała zmniejszenie ekspresji TGF-β pobudzającego komórki gwiaździste wątroby, których aktywacja prowadzi do odkładania składników macierzy pozakomórkowej, rozwoju zwłóknienia i w końcowym efekcie marskości wątroby. Jak dotąd uznano na przykładzie modelu zwierzęcego, iż odpowiednio dobrana pula wszczepianych komórek UCSC zmniejszała ilość komórek gwiaździstych, co umożliwiło odbudowę wątroby. Leczenie cukrzycy typu I wymaga długotrwałej terapii immunosupresyjnej, co może indukować rozwój nowotworów. Z drugiej strony poszukuje się nowych źródeł pozyskiwania wysepek β trzustki do przeszczepu. Komórki UCSC poddano działaniu NCM, a następnie glukozy, insuliny, nikotynamidu, związku stymulującego wzrost neuronów - B27 i SCM (stem cell-conditioned medium). Wraz z postępującym różnicowaniem komórek zauważono zmiany w ekspresji genów kodujących insulinę i genów związanych z komórkami β trzustki, w tym zwiększenie poziomu ekspresji genów Hlxb9, Nkx2.2 i Nkx6.1 oraz zmniejszenie ekspresji genów - Pdx1 i Glut-2. Efektem zastosowania takiej procedury było uzyskanie wysepko-podobnych klastrów komórkowych, które następnie wszczepiono do wątroby szczurów z indukowaną streptozotocyną cukrzycą typu I. Umożliwiło to utrzymywanie stałego optymalnego poziomu glukozy we krwi, bez oznak hipoglikemii, oraz odzyskanie zdolności do produkcji insuliny przez chore szczury [20]. Do lat 90-tych XX wieku sznur pępowinowy nie budził większego zainteresowania klinicznego i był uznawany za materiał odpadowy [38]. Ze względu na małą częstość występowania szpikowych komórek mezenchymalnych, ich ograniczony potencjał proliferacyjny i bolesną procedurę ich pozyskiwania, która wymaga inwazyjnej metody pobierania materiału, co może w niektórych przypadkach doprowadzić do stanu zapalnego, krwawienia czy chronicznego bólu w okolicy pobrania, poszukiwano nowych źródeł pozyskiwania MSC. Komórki z galarety Whartona wydają się najbardziej perspektywicznym źródłem mezenchymalnych komórek macierzystych, gdyż nie tylko procedura pozyskania komórek nie jest inwazyjna, nie rodzi dylematów natury etycznej, ale komórki mają bardzo duży potencjał proliferacyjny i możliwości różnicowania nie tylko w linie łącznotkankowe, ale także m. in. kardiomiocyty, czy komórki zbliżone do neuronów [26, 55]. Konieczne są jednak dalsze badania w celu przejścia z modelu zwierzęcego na zastosowanie kliniczne u człowieka [38]. 19

20 Farm Przegl Nauk, 2010, 10 Piśmiennictwo 1. Calne R. The history and the development of organ transplantation: biology and rejection. Baillieres Clin Gastroenterol 1994; 8(3): Linden PK. History of solid organ transplantation and organ donation. Crit Care Clin 2009; 25(1): Vacanti J. Tissue engineering and regenerative medicine: from first principles to state of the art. J Pediatr Surg 2010; 45(2): Tsonis PA. Regenerative biology: the emerging field of tissue repair and restoration. Differentiation 2002; 70(8): Stocum DL. Regenerative biology and engineering: strategies for tissue restoration. Wound Repair Regen 1998; 6(4): Arosarena O. Tissue engineering. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg 2005; 13(4): Ikada Y. Challenges in tissue engineering. J R Soc Interface 2006; 3(10): Gobbi A i wsp. Patellofemoral full-thickness chondral defects treated with Hyalograft-C: a clinical, arthroscopic, and histologic review. Am J Sports Med 2006; 24: Tognana E i wsp. Hyalograft C: hyaluronan-based scaffolds in tissue-engineered cartilage. Cells Tissues Organs 2007; 186(2): Lee KH. Tissue-engineered human living skin substitutes: development and clinical application. Yonsei Med J 2000; 41(6): Edmonds M i wsp. Apligraft in the treatment of neuropathic diabetic foot ulcers. Int J Low Extrem Wounds 2009; 8(1): Atala A. Tissue-engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty. Lancet 2006; 367(9518): Jukes J i wsp. Stem Cells. W: Tissue Engineering. Red. Blitterswijk C. Academic Press. London 2008, Koh CJ, Atala A. Tissue engineering, stem cells, and cloning: opportunities for regenerative medicine. J Am Soc Nephrol 2004; 15(5): Friedenstein AJ, Chailakhjan RK, Lalykina KS. The development of fibroblast colonies in monolayer cultures of guinea-pig bone marrow and spleen cells. Cell Tissue Kinet 1970; 3(4): Friedenstein AJ i wsp. Stromal cells responsible for transferring the microenvironment of the hemopoietic tissues. Cloning in vitro and retransplantation in vivo. Transplantation 1974; 17(4): Baksh D, Song L, Tuan RS. Adult mesenchymal stem cells: characterization, differentiation, and application in cell and gene therapy. J Cell Mol Med 2004; 8(3): Caplan AI. The mesengenic process. Clin Plast Surg 1994; 21(3): Sensebé L i wsp. Mesenchymal stem cells for clinical application. Vox Sang 2010; 98(2): Chao KC i wsp. Islet-like clusters derived from mesenchymal stem cells in Wharton s Jelly of the human umbilical cord for transplantation to control type 1 diabetes. PLoS One 2008; 3(1): e Jiang Y i wsp. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature 2002; 418(6893): Jahagirdar BN, Verfaillie CM. Multipotent adult progenitor cell and stem cell plasticity. Stem Cell Rev 2005; 1(1): D Ippolito G i wsp. Marrow-isolated adult multilineage inducible (MIAMI) cells, a unique population of postnatal young and old human cells with extensive expansion and differentiation potential. J Cell Sci 2004; 117(Pt 14): Ratajczak MZ i wsp. Very small embryonic-like (VSEL) stem cells in adult organs and their potential role in rejuvenation of tissues and longevity. Exp Gerontol 2008; 43(11): Pittenger MF. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999; 284(5411): Baksh D, Yao R, Tuan RS. Comparison of proliferative and multilineage differentiation potential of human mesenchymal stem cells derived from umbilical cord and bone marrow. Stem Cells 2007; 25(6): Castro-Malaspina H i wsp. Characterization of human bone marrow fibroblast colony-forming cells (CFU-F) and their progeny. Blood 1980; 56(2): Bernardo ME, Locatelli F, Fibbe WE. Mesenchymal stromal cells. Ann NY Acad Sci 2009; 1176(1): Psaltis PJ i wsp. Concise review: mesenchymal stromal cells: potential for cardiovascular repair. Stem Cells 2008; 26(9): Dharmasaroja P. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells for the treatment of ischemic stroke. J Clin Neurosci 2009; 16(1): Dryden GW. Overview of stem cell therapy for Crohn's disease. Expert Opin Biol Ther 2009; 9(7): Macchiarini P i wsp. Clinical transplantation of a tissueengineered airway. Lancet 2008; 372(9655): Chen Y i wsp. Mesenchymal stem cells: a promising candidate in regenerative medicine. Int J Biochem Cell Biol 2008; 40(5): Kucia M i wsp. Tissue-specific muscle, neural and liver stem/progenitor cells reside in the bone marrow, respond to an SDF-1 gradient and are mobilized into peripheral blood during stress and tissue injury. Blood Cells Mol Dis 2004; 32(1): Tsai MS i wsp. Functional network analysis of the transcriptomes of mesenchymal stem cells derived from amniotic fluid, amniotic membrane, cord blood, and bone marrow. Stem Cells 2007; 25(10): Secco M i wsp. Mesenchymal stem cells from umbilical cord: do not discard the cord! Neuromuscul Disord 2008; 18(1): Franc S i wsp. Microfibrillar composition of umbilical cord matrix: characterization of fibrillin, collagen VI and intact collagen V. Placenta 1998; 19(1): Can A, Karahuseyinoglu S. Concise review: human umbilical cord stroma with regard to the source of fetus-derived stem cells. Stem Cells 2007; 25(11):