Muse Cells (Multi-lineage differentiating stress enduring cells) са ендогенни, неракови, плурипотентни стволови клетки. Тези клетки се намират във връзките на почти всеки орган, включително пъпната връв, костния мозък и периферната кръв. Освен това, те могат да бъдат събирани от комерсиално достъпни мезенхимни клетки като човешки фибробласти, мезенхимни стволови клетки от костен мозък и стволови клетки, произхождащи от мастна тъкан.
Интригуващото при Muse Cells е тяхната способност да генерират клетки, представляващи всички три зародишни слоя от единична клетка, както спонтанно, така и под влиянието на цитокини. Те изразяват гени за плурипотентност и се характеризират със способността си за триплобластична диференциация, която се подновява през поколенията.
Особено важно е, че при трансплантация в жив организъм, Muse Cells не предизвикват образуването на тератоми. Това до голяма степен се дължи на тяхната ниска активност на теломеразата, което намалява риска от туморогенеза чрез необуздана клетъчна пролиферация.
Тези революционни открития и продължаващите изследвания подчертават потенциала на регенеративната медицина. В Медицински Център Феникс заемаме челни позиции в прилагането и развиването на тези иновативни терапии, за да предложим надежда и възстановяване на нашите пациенти.
Сертификати за качество:
Характеристики на Muse Cells и Тяхното Значение
- Устойчивост на стрес
Muse Cells са изключително толерантни към стрес. Тази способност ги прави подходящи за използване в среди, които могат да бъдат вредни за други клетъчни типове, осигурявайки им предимство в регенеративната медицина.
- Липса на туморогенност
Muse Cells не показват склонност към образуване на тумори. Това ги прави безопасен избор за клинични приложения, като намалява риска от нежелани клетъчни пролиферации.
- Устойчивост на генотоксичен стрес
Благодарение на ефективното усещане на увреждания на ДНК и активиране на системи за ДНК ремонт, Muse Cells са устойчиви на генотоксични стресове. Това ги прави особено ценни в среди, където ДНК може да бъде увредена.
- Изолация като клетки, положителни за SSEA-3
Muse Cells могат да бъдат изолирани като клетки, положителни за SSEA-3, известен маркер за човешки ембрионални стволови клетки. Този маркер гарантира, че клетките са „свежи“ и подходящи за изследвания и терапевтични приложения.
- Плурипотентност и способност за самообновяване
Като плурипотентни стволови клетки, Muse Cells могат да генерират различни видове клетки, представляващи всички три зародишни слоя. Тази способност за самообновяване е особено важна за продължителните лечебни процеси.
- Нетуморогенни и с ниска активност на теломераза
Ниската активност на теломераза в Muse Cells ги прави нетуморогенни, което е важно за сигурността на терапиите, основани на стволови клетки.
- Селективно натрупване в увредени тъкани
Muse Cells се натрупват селективно в увредени тъкани чрез интравенозни или локални инжекции, използвайки ос S1P-S1P рецептор 2. Това улеснява тяхното насочване към специфични увредени области в тялото.
- Възстановяване на функционални клетки
След навлизане в увредените тъкани, Muse Cells спонтанно се диференцират в клетки, съвместими с тъканта, което е ключово за ефективното възстановяване на увредените области.
- Възстановяване на тъкани чрез системно приложение:
Muse Cells могат да бъдат използвани за възстановяване на тъкани чрез системно приложение, което улеснява тяхната употреба в различни медицински процедури.
- Представляват малък процент от трансплантации на костен мозък и мезенхимни стволови клетки
Muse Cells съставляват около 0.03% от трансплантациите на костен мозък и няколко процента от трансплантациите на мезенхимни стволови клетки, което говори за тяхната специфичност и ценност.
- Имат имуносупресивен и имуномодулиращ ефект
Тези клетки играят важна роля в модулирането на имунната система, което може да бъде от съществено значение за лечението на автоимунни заболявания и при трансплантации.
- Директно получаване от нормални човешки тъкани
Плурипотентните стволови клетки могат да бъдат директно получени от нормални човешки тъкани, което елиминира необходимостта от изкуствени манипулации, като въвеждане на гени.
- Директно използване на донорски Muse Cells за лечение
Донорските Muse Cells могат да бъдат директно използвани за лечение без необходимост от тестове за съвместимост по HLA или лечение с имуносупресанти, благодарение на техния специфичен имунен привилег.
“Магическите” Маркери на Muse Cells
Muse Cells са идентифицирани като клетки, положителни за SSEA-3+, известен маркер за недиференцирани човешки ембрионални стволови клетки. Това ги прави лесно разпознаваеми в лабораторните условия и отваря вратата към техните многобройни приложения. Освен това, те са положителни и за общи маркери на мезенхимни стволови клетки като CD105, CD90 и CD29, което ги прави уникално двойно положителни както за плурипотентни, така и за мезенхимни стволови клетки.
Прецизен Процес на Изолация
Изолацията на Muse Cells се извършва чрез сортиране на клетки SSEA-3, използвайки антитяло SSEA-3. Тези клетки са наистина микроскопични, с диаметър между 13 и 15 микрометра, но тяхното въздействие в медицината е огромно.
Уникалността на Muse Cells
Muse Cells не изразяват CD34 (маркери за хематопоетични стволови клетки, мастни стволови клетки, VSELs) и CD117 (маркери за хематопоетични стволови клетки), Snai1 и Slug (маркери за производни на кожата), CD271 и Sox10 (маркери за стволови клетки, произхождащи от невралната гребен), NG2 и CD146 (периваскуларни клетки) или CD31 и фактор на фон Вилебранд (маркери за предшественици на ендотелни клетки). Това подчертава, че Muse Cells не принадлежат към вече изследваните типове стволови клетки, което ги прави уникални в своя клас.
Възможности за Диференциация на Muse Cells
Muse Cells са впечатляващи с тяхната способност да се превръщат в различни видове клетки, което е ключово за тяхното използване в регенеративната медицина. Нека разгледаме техните възможности за диференциация в удобна и лесна за разбиране форма.
В Лабораторни Условия (In vitro)
Muse Cells могат да се диференцират в клетки от следните три основни клетъчни слоя:
1.Ектодермални Клетки: Това включва клетки, които се развиват в кожата и нервната система, като например:
- Невронни маркери като nestin, NeuroD, Musashi, неврофиламент, MAP-2.
- Меланоцитни маркери като тирозиназа, MITF, gf100, TRP-1, DCT.
2.Мезодермални Клетки: Тези клетки се развиват в структури като костите, мускулите и кръвта, включително:
- Маркери като брахиури, Nkx2-5, гладкомускулна актин.
- Остеокалцин, мазнинови капки oil red-(+), дезмин.
3.Ендодермални Клетки: Те се развиват във вътрешните органи, като черния дроб и панкреаса, с маркери като:
- GATA-6, алфа-фетопротеин, цитокератин-7, албумин.
В Жив Организъм (In vivo)
В естествени условия, Muse Cells се насочват към местата на увреждане в тялото и се диференцират спонтанно в клетки, съвместими с увредената тъкан. Това е демонстрирано в множество изследвания, където човешки Muse Cells са били въведени в животински модели с различни заболявания и наранявания, включително:
- Остро чернодробно заболяване (фулминантен хепатит).
- Частична хепатектомия.
- Дегенерация на мускулите.
- Епидермолиза булоза (заболяване на кожата).
- Кожни увреждания.
- Инсулт.
- Увреждане на гръбначния мозък.
Способността на Muse Cells да се диференцират в разнообразни клетъчни типове и да участват в регенерацията на тъканите ги прави изключително важни в областта на регенеративната медицина. Те предлагат обещаващ път за възстановяване и лечение на различни видове увреждания и заболявания.
Безопасност на Muse Cells: Липса на Туморогенност
Muse Cells се открояват с една много важна характеристика – те са безопасни и не предизвикват образуването на тумори. Нека разгледаме този аспект по-подробно и по начин, лесен за разбиране.
Ниска Активност на Теломераза
Една от ключовите характеристики на Muse Cells е тяхната ниска активност на теломераза. Това е важно, защото високата активност на теломераза често е свързана с развитието на тумори. За разлика от клетките HeLa и индуцираните плурипотентни стволови клетки, които показват висока активност на теломераза, Muse Cells са на същото ниво като обикновените клетки като фибробластите. Това подчертава тяхната нетуморогенна природа.
Изразяване на Гени Свързани с Плурипотентността и Клетъчния Цикъл
Muse Cells показват образец на генно изразяване, свързано с плурипотентност, който е подобен на този при ембрионалните стволови клетки и индуцираните плурипотентни стволови клетки, но нивото на изразяване е много по-ниско. В същото време, гените, свързани с прогресията на клетъчния цикъл и туморогенността, са на същото ниво като тези в обикновените клетки, което е в контраст с високите нива, наблюдавани в ембрионалните и индуцираните плурипотентни стволови клетки. Това обяснява защо Muse Cells са плурипотентни, но без туморогенна активност.
Трансплантация в Тестисите на Мишки
В експерименти, при които Muse Cells са трансплантирани в тестисите на имунодефицитни мишки – общо използван метод за тестване туморогенността на стволовите клетки – не са наблюдавани образувания на тератоми дори след шест месеца. Това потвърждава, че Muse Cells са плурипотентни, но без туморогенен потенциал.
С други думи, Muse Cells предлагат изключителната възможност за използване в регенеративната медицина без свързания с това риск от образуване на тумори, което е често срещан проблем при други видове стволови клетки.
Възстановяване на Тъкани с Muse Cells
Muse Cells се явяват като един от най-обещаващите инструменти в регенеративната медицина, благодарение на тяхната способност да възстановяват увредени тъкани в организма. Ето как те работят и защо са толкова важни:
Ролята на Muse Cells във Възстановяването на Тъкани
Когато се въведат системно в тялото, Muse Cells мигрират към увредените участъци, прикрепят се на мястото и спонтанно се диференцират в клетки, съвместими с увредената тъкан, за да заместят увредените клетки с нови функционални клетки. Този феномен е наблюдаван при въвеждането на Muse Cells, маркирани със зелен флуоресцентен протеин, в животински модели с различни заболявания и увреждания, като остро чернодробно заболяване, частична хепатектомия, мускулна дегенерация, кожни увреждания, инсулт и увреждания на гръбначния мозък.
Как Muse Cells Въздействат на Различни Тъкани
Въведените Muse Cells се интегрират в увредените тъкани и се диференцират в клетки, специфични за съответната тъкан. Например, в черния дроб те се превръщат в хепатоцити, изразяващи човешки албумин и антитрипсин; в мускулите – в клетки, изразяващи дистрофин; в гръбначния мозък и мозъка – в невронни клетки; в кожата – в епидермални клетки, а в сърцето – в функционално активни кардиални клетки.
Предимства и Клинични Приложения
Muse Cells имат значителни предимства в регенеративната медицина. Те могат да възстановяват тъкани директно, без нужда от предварително лечение с цитокини или генна манипулация. Това отваря вратата към обещаващи клинични приложения.
Това прави Muse Cells изключително обещаващи в областта на регенеративната медицина, като предлагат нови и иновативни подходи за лечение на различни заболявания и увреждания.
Основни Характеристики на Muse Cells
Muse Cells са уникални по много начини и представляват важен елемент в регенеративната медицина. Ето лесен за разбиране преглед на техните основни характеристики:
- Плурипотентност
Muse Cells са плурипотентни, което означава, че могат да се превърнат в различни видове клетки. Те са способни да се диференцират в клетки от всички три зародишни слоя и имат способността да се самообновяват. Това не е резултат от лабораторни манипулации, а е естествена характеристика на клетките, директно събрани от костния мозък.
- Местоположение в Организма
Muse Cells се намират естествено в организма, без да са генерирани чрез цитокини или чуждестранни гени. Те обикновено се намират в костния мозък, периферната кръв и съединителната тъкан на всеки орган, включително пъпната връв. В костния мозък те представляват една на всеки 3000 мононуклеарни клетки.
- Двойствена Природа
Muse Cells се държат като мезенхимни клетки във фиксирана среда, като съединителната тъкан, но преминават към плурипотентно поведение, когато са в суспензия, например в кръвния поток или в култура на суспензия.
- Образуване на Клъстери Подобни на Ембрионални Тела
Muse Cells започват да се размножават и образуват клъстери, подобни на ембрионални тела, формирани от ембрионални стволови клетки. Клъстерите от Muse Cells са положителни за показатели на плурипотентност като алкална фосфатаза, Nanog, Oct3/4, Sox2 и PAR4. Интересното е, че Muse Cells могат да образуват клъстери от една-единствена клетка в суспензия.
- Скорост на Размножаване
Muse Cells се размножават със скорост от около 1.3 дни за едно клетъчно деление в адхерентна култура, което е малко по-бавно в сравнение с човешките фибробласти (около 1 ден за клетъчно деление).
Тези уникални характеристики на Muse Cells ги правят изключително ценни за научните изследвания и потенциални клинични приложения в областта на регенеративната медицина.
Източници на Muse Cells
Muse Cells могат да бъдат изолирани от различни източници, което ги прави лесно достъпни и полезни за регенеративната медицина. Ето някои от основните източници:
- Пъпна Връв
Muse Cells могат да бъдат извлечени и от пъпната връв, процедура, която често се използва за козметични хирургични интервенции. Това е най-ефективният начин на събиране, също така са удобни и за интравенозни приложения.
- Костен Мозък
Muse Cells могат да бъдат събрани от аспират на костен мозък, което е добре позната процедура, извършвана ежедневно в клиниките. От костния мозък се изолират мононуклеарни клетки, сред които около 0.03% са Muse Cells.
- Кожа
Muse Cells също могат да бъдат изолирани от кожни фибробласти, получени чрез кожна биопсия. Те са разположени в съединителната тъкан на кожата и подкожието.
- Мастна Тъкан
Наскоро Muse Cells бяха успешно изолирани от мастна тъкан и материал, получен чрез липосукция. Техните характеристики са съвместими с тези на Muse Cells от костен мозък.
Методи за извличане на Muse Stem Cells
Muse Stem Cells могат да бъдат събирани по няколко различни метода, които ги правят достъпни за изследвания и клинични приложения. Ето някои от основните методи:
Сортиране на Клетки
Този метод използва маркерите SSEA-3 и CD105 за изолиране на Muse Cells от тъкани или култивирани клетки. Процесът включва следните стъпки:
- Подготовка на мезенхимни клетки от кожни фибробласти или прясно извлечени мононуклеарни клетки от костен мозък.
- Изолиране на Muse Cells чрез FACS (проточна цитометрия) като клетки, положителни за SSEA-3.
- Формиране на M-клъстери в суспензионна култура, като се използва суспензия на единични клетки. Дъното на всяка културна чиния трябва да бъде покрито с поли-HEMA, за да се избегне прилепването на клетките.
Дълготрайно Трипсиново Лечение (LTT)
Този метод се използва за масово производство на Muse Cells, например за трансплантационни експерименти. Клетките се обогатяват чрез подлагане на стресови условия. Резултатът е популация на обогатени с Muse Cells. Най-добрите условия за обогатяване на Muse Cells са описани като дълготрайно инкубиране с трипсин за 16 часа в кожни фибробласти и 8 часа в костно-мозъчни мезенхимни стволови клетки.
Лечение с Тежък Клетъчен Стрес (SCST)
Muse Cells могат да бъдат изолирани от мастна тъкан, получена чрез липосукция, като се подложат на стресови условия, които елиминират всички други клетъчни типове, освен Muse Cells. Тези условия включват дълготрайна инкубация с колагеназа, ниска температура, лишаване от сыворотка и тежка хипоксия за 16 часа. След това, дигестираната материя се центрофугира и пелетът се ресуспендира в PBS, последвано от лечение с буфер за лизиране на червени кръвни клетки.
Основни Разлики между Muse Cells и Другите Мезенхимни Стволови Клетки
Muse Cells представляват уникален подтип на мезенхимните стволови клетки и имат някои ключови разлики в мезенхимната клетъчна популация. Ето някои от тези разлики, направени лесни за разбиране:
Формиране на Клъстери
Muse Cells, които са положителни за SSEA-3 (SSEA-3+), могат да формират клъстери от единична клетка в суспензия, подобни на ембрионалните тела на ембрионалните стволови клетки (ES клетки). За разлика от тях, други стволови клетки, които са отрицателни за SSEA-3 (SSEA-3-), не се размножават успешно в суспензия и не формират такива характерни клъстери.
Изразяване на Гени за Плурипотентност
Базовото ниво на изразяване на гени за плурипотентност в обикновенните стволови клетки е много ниско или неоткриваемо в сравнение с Muse Cells. Това показва, че Muse Cells притежават по-голям потенциал за превръщане в различни видове клетки.
Възстановяване на Тъкани
Обикновените стволови клетки не проявяват способност за възстановяване на тъкани, когато се въведат в кръвния поток. Въпреки че те не се интегрират в увредените тъкани, те могат косвено да допринесат за тъканната регенерация чрез производството на цитокини, трофични фактори и анти-възпалителни фактори.
Muse Cells като Основен Източник на Индуцирани Плурипотентни Стволови Клетки (iPS)
Изследванията от последните години разкриват, че Muse Cells играят ключова роля в генерирането на индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPS клетки). Ето някои важни открития в тази област:
- Генериране на iPS Клетки от Muse Cells
През 2009 година беше показано, че само клетките, положителни за SSEA-3 (SSEA-3+), могат да генерират iPS клетки в човешки фибробласти. През 2011 година беше предложено, че iPS клетките се генерират само от Muse Cells. Когато техниката за генериране на iPS клетки беше приложена и към Muse Cells, и към обикновените стволови клетки, успешно бяха генерирани iPS клетки само от Muse Cells.
- Неспособност на другите стволови клетки
В сравнение с това, обикновените стволови клетки не показаха повишение в Sox2 и Nanog, които са основни гени за плурипотентни стволови клетки, дори след получаване на четирите Яманака фактора. Тези резултати подкрепят така наречения “елитен модел” на генериране на iPS клетки, а не “стохастичния модел”.
- Туморогенност на iPS Клетките
Интересно е, че въпреки произхода си от Muse Cells, iPS клетките показват туморогенност. Тъй като Muse Cells по природа са плурипотентни без туморогенна активност, Яманака факторите явно придават на Muse Cells не “плурипотентност”, а туморогенна активност.
Тези открития предполагат, че само предварително съществуващи клетки с обещаваща плурипотентност могат да бъдат програмирани в iPS клетки. Това разкрива важността на Muse Cells в изследванията и клиничните приложения на регенеративната медицина.
Способността на Muse Cells за Диференциация In Vitro
Muse Cells, получени от различни източници, имат впечатляващата способност да се диференцират в разнообразни клетъчни типове в лабораторни условия. Ето някои от клетъчните типове, в които те могат да се превърнат:
- Меланоцити
Muse Cells, изолирани от човешки дермални фибробласти, могат да се превърнат в меланоцити, които произвеждат меланин, чрез приложение на специфичен набор от цитокини.
- Кератиноцити
Muse Cells, изолирани от човешка мастна тъкан, могат да се диференцират в кератиноцити чрез спонтанна диференциация на гелатинова културна чиния или чрез цитокинна индукция.
- Невронни Клетки
Muse Cells, изолирани от човешки костен мозък и фибробласти, могат спонтанно да се диференцират в клетки на невронната линия. Те показват изразяване на невронни маркери като nestin, MAP-2, GFAP и O4.
- Чернодробни Клетки
Muse Cells могат да се диференцират в клетки на чернодробната линия, позитивни за Muse CellsDLK, алфа-фетопротеин, цитокератин 19 и цитокератин 18.
- Гломеруларни Клетки
Muse Cells могат да се диференцират в клетки на бъбречната линия с повишено изразяване на маркери като WT1 и EYA1.
- Кардиомиоцити
Muse Cells, третирани с 5’-азацитидин в суспензионна култура, след това трансферирани в адхерентна култура и третирани с фактори за ранна кардиална диференциация, могат да се превърнат в клетки, подобни на кардиомиоцити.
- Адипоцити и Остеоцити
Клетки, разширени от Муза клъстери, могат да се диференцират в адипоцити и остеобласти чрез приложение на специфични агенти.
Възстановителен Ефект на Muse Cells – In Vivo
Muse Cells, получени от различни източници, показват възстановителни ефекти в животински модели на заболявания.
- Модел на Остър Миокарден Инфаркт
В опити с кролици, Muse Cells от костен мозък са били въведени интравенозно в модел на остър миокарден инфаркт. Около 14.5% от инжектираните клетки са се интегрирали в сърцето, като спонтанно се диференцираха в кардиомиоцити и други сърдечни клетки. Размерът на инфаркта беше намален с около 52%, а сърдечната функция беше подобрена.
- Модели на Инсулт и Вътремозъчно Кръвоизливане
Muse Cells показват способността да възстановяват невронните тъкани, като се интегрират в увредените участъци и се диференцират в неврони и олигодендроцити, подобрявайки функционалното възстановяване.
- Модели на Чернодробна Цироза и Частична Хепатектомия:
Muse Cells, инжектирани в мишки с чернодробна цироза, успешно се интегрират и диференцират в чернодробни клетки, възстановявайки чернодробната функция.
- Модел на Хронично Бъбречно Заболяване:
Muse Cells, въведени в модел на мишки с фокална сегментна гломерулосклероза, се интегрират в увредените гломерули и диференцират в клетки, характерни за бъбречната тъкан.
- Кожни Язви при Диабет
Muse Cells, получени от мастна тъкан, ускоряват зарастването на кожни язви при мишки с диабет тип 1, като се диференцират в кератиноцити, съдови ендотелни клетки и други типове клетки в дермата.
- Аортен Аневризъм Модел
Лечение с Muse Cells при мишки с аортен аневризъм намалява разширяването на аневризма и подобрява структурата на съдовата стена.
- Модел на Епидермолиза Булоза
Muse Cells, инжектирани в модел на мишки, водят до подобрение на кожните увреждания, като се интегрират и диференцират в кожни клетки.
- Модел на Неонатална Хипоксично-Исхемична Енцефалопатия:
В модел на млади плъхове, Muse Cells подобряват когнитивните функции, показвайки се като потенциално лечение за мозъчни увреждания.
- Модел на Амиотрофична Латерална Склероза
При мишки с латерална склероза, Muse Cells подобряват моторните функции и защитават спиналния мозък от загуба на двигателни неврони.
- Модел на Енцефалопатия, Асоциирана с Ешерихия Коли
Muse Cells показват защитен ефект при мишки, заразени с Ешерихия Коли, като намаляват смъртността и тежките последици от инфекцията.
- Модел на Роговично Белези:
Muse Cells, получени от мастна тъкан, се диференцират в клетки на роговичния строма и предотвратяват образуването на белези на роговицата.
Тези изследвания показват потенциала на Muse Cellsте като мощен инструмент в регенеративната медицина за лечение на различни заболявания и увреждания.
