Preview

БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение

Расширенный поиск

Актуальные направления применения клеточной терапии в регенеративной медицине

https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-2-82-88

Полный текст:

Аннотация

Клеточная терапия является ключевым инструментом регенеративной медицины, и вплоть до 2010 года продукты на основе жизнеспособных клеток человека применялись преимущественно для восстановления поврежденных тканей и органов. В настоящее время сфера применения биомедицинских клеточных продуктов значительно расширилась, однако интерес исследователей к использованию клеток в регенеративной медицине остается стабильно высоким. В зависимости от типа ткани и патологии уровень разработки клеточных продуктов значительно отличается: от доклинических и пилотных клинических исследований до зарегистрированных препаратов с многолетним опытом применения. Данный факт, с одной стороны, может быть связан с методологическими особенностями производства и применения клеточных продуктов, с другой — с особенностями дифференцировки типов клеток, используемых в регенеративной медицине, прежде всего мезенхимальных стволовых клеток. Цель работы — анализ современных направлений использования клеточной терапии в регенеративной медицине и перспектив применения существующих технологий. Представлены основные достижения использования клеточной терапии в регенерации кожи, костно-хрящевого аппарата, нервной и сердечно-сосудистой систем. Ключевые механизмы лечебного действия клеточной терапии обусловлены, с одной стороны, потенциалом мультипотентных клеток к дифференцировке, с другой — комплексным (иммуномодулирующим, ангиогенным, пролиферативным) действием экспрессируемого протеома вводимых клеток. Для каждого из показаний описаны зарегистрированные в настоящее время продукты на основе жизнеспособных клеток человека и проанализирован их уровень применения в клинической практике. Перспективным представляется использование в регенеративной медицине разработанных технологий направленной дифференцировки, а также применение индуцированных плюрипотентных клеток. 

Об авторах

А. А. Чапленко
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Чапленко Александр Андреевич

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051



М. Д. Хорольский
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Хорольский Михаил Дмитриевич

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051



Е. В. Мельникова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Мельникова Екатерина Валерьевна, канд. биол. наук

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051



В. А. Меркулов
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Меркулов Вадим Анатольевич, д-р мед. наук, проф.

Петровский б-р, д. 8, стр. 2, Москва, 127051



Список литературы

1. Robb KP, Fitzgerald JC, Barry F, Viswanathan S. Mesenchymal stromal cell therapy: progress in manufacturing and assessments of potency. Cytotherapy. 2019;21(3):289–306. https://doi.org/10.1016/j.jcyt.2018.10.014

2. Mehrabani D, Khajehahmadi Z, Tajik P, Tamadon A, Rahmanifar F, Ashraf M, et al. Regenerative effect of bone marrow-derived mesenchymal stem cells in thioacetamide-induced liver fibrosis of rats. Arch Razi Inst. 2019;74(3):279–86. https://doi.org/10.22092/ari.2018.110029.1120

3. Djabali K, Ring J. Mesenchymal stem cells may hold the secret to healing skin disease. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2017;31(3):387. https://doi.org/10.1111/jdv.14161

4. Kichenbrand C, Velot E, Menu P, Moby V. Dental pulp stem cell-derived conditioned medium: an attractive alternative for regenerative therapy. Tissue Eng Part B Rev. 2019;25(1):78–88. https://doi.org/10.1089/ten.teb.2018.0168

5. Whelan D, Caplice NM, Clover AJP. Allogeneic MSC persistence may not be necessary for a beneficial effect in burn wound healing. Burns. 2017;43(1):247–8. https://doi.org/10.1016/j.burns.2015.08.021

6. Нимирицкий ΠП, Сагарадзе ГД, Ефименко АЮ, Макаревич ПИ, Ткачук ВА. Ниша стволовой клетки. Цитология. 2018;60(8):575–86.

7. Zhou Y, Zhang X, Xue H, Liu L, Zhu J, Jin T. Autologous mesenchymal stem cell transplantation in multiple sclerosis: a meta-analysis. Stem Cells Int. 2019;2019. https://doi.org/10.1155/2019/8536785

8. Сахаб Хайдар А, Третьяк СИ, Недзьведь МК, Баранов ЕВ, Надыров ЭА, Лобанок ЕС, Василевич ИБ. Особенности регенерации кожного покрова при применении мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток из жировой ткани у лабораторных животных с дефектом мягких тканей. Проблемы здоровья и экологии. 2012;(2):134–9.

9. Laverdet B, Micallef L, Lebreton C, Mollard J, Lataillade JJ, Coulomb B, Desmoulière A. Use of mesenchymal stem cells for cutaneous repair and skin substitute elaboration. Pathol Biol. 2014;62(2):108–17. https://doi.org/10.1016/j.patbio.2014.01.002

10. Abdel-Sayed P, Michetti M, Scaletta C, Flahaut M, Hirt-Burri N, de Buys Roessingh A, et al. Cell therapies for skin regeneration: an overview of 40 years of experience in burn units. Swiss Med Wkly. 2019;149:w20079. https://doi.org/10.4414/smw.2019.20079

11. Pelizzo G, Avanzini MA, Mantelli M, Croce S, Maltese A, Vestri E, et al. Granulation tissue-derived mesenchymal stromal cells: a potential application for burn wound healing in pediatric patients. J Stem Cells Regen Med. 2018;14(1):53–8.

12. Lopes L, Setia O, Aurshina A, Liu S, Hu H, Isaji T, et al. Stem cell therapy for diabetic foot ulcers: a review of preclinical and clinical research. Stem Cell Res Ther. 2018;9(1):188. https://doi.org/10.1186/s13287-018-0938-6

13. Panés J, García-Olmo D, Van Assche G, Colombel JF, Reinisch W, Baumgart DC, et al. Long-term efficacy and safety of stem cell therapy (Cx601) for complex perianal fistulas in patients with Crohn’s disease. Gastroenterology. 2018;154(5):1334–42.e4. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2017.12.020

14. Carvello M, Lightner A, Yamamoto T, Kotze PG, Spinelli A. Mesenchymal stem cells for perianal Crohn’s disease. Cells. 2019;8(7):764. https://doi.org/10.3390/cells8070764

15. Hendow EK, Guhmann P, Wright B, Sofokleous P, Parmar N, Day RM. Biomaterials for hollow organ tissue engineering. Fibrogenesis Tissue Repair. 2016;9:3. https://doi.org/10.1186/s13069-016-0040-6

16. Xue X, Yan Y, Ma Y, Yuan Y, Li C, Lang X, et al. Stem‐cell therapy for esophageal anastomotic leakage by autografting stromal cells in fibrin scaffold. Stem Cells Transl Med. 2019;8(6):548–56. https://doi.org/10.1002/sctm.18-0137

17. Chua ME, Farhat WA, Ming JM, McCammon KA. Review of clinical experience on biomaterials and tissue engineering of urinary bladder. World J Urol. 2019. https://doi.org/10.1007/s00345-019-02833-4

18. Kanetkar NS, Ekenseair AK. Scaffolds for intestinal tissue engineering. In: Mozafari M, Sefat F, Atala A, eds. Handbook of tissue engineering scaffolds: Volume Two. Elsevier; 2019. P. 593–632. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102561-1.00024-5

19. Den Hondt M, Vranckx JJ. Reconstruction of defects of the trachea. J Mater Sci Mater Med. 2017;28(2):24. https://doi.org/10.1007/s10856-016-5835-x

20. Wu W, Liu Y, Zhao Y. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway. Lancet. 2009;373(9665):717–9. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(09)60428-1

21. Walter SG, Ossendorff R, Schildberg FA. Articular cartilage regeneration and tissue engineering models: a systematic review. Arch Orthop Trauma Surg. 2019;139(3):305–16. https://doi.org/10.1007/s00402-018-3057-z

22. Садовой МА, Ларионов ПМ, Самохин АГ, Рожнова ОМ. Клеточные матрицы (скаффолды) для целей регенерации кости: современное состояние проблемы. Хирургия позвоночника. 2014;(2):79–86.

23. Wall A, Board T. Mesenchymal cell-based repair of large full thickness defects of articular cartilage. In: Banaszkiewicz PA, Kader DF, eds. Classic Papers in Orthopaedics. London: Springer; 2014. P. 441–3. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-5451-8_112

24. Orozco L, Munar A, Soler R, Alberca M, Soler F, Huguet M, et al. Treatment of knee osteoarthritis with autologous mesenchymal stem cells: a pilot study. Transplantation. 2013;95(12):1535–41. https://doi.org/10.1097/TP.0b013e318291a2da

25. Golchin A, Farahany TZ. Biological products: cellular therapy and FDA approved products. Stem Cell Rev Rep. 2019;15(2):166–75. https://doi.org/10.1007/s12015-018-9866-1

26. de Windt TS, Vonk LA, Slaper-Cortenbach ICM, van den Broek MPH, Nizak R, van Rijen MHP, et al. Allogeneic mesenchymal stem cells stimulate cartilage regeneration and are safe for single-stage cartilage repair in humans upon mixture with recycled autologous chondrons. Stem Cells. 2017;35(1):256–64. https://doi.org/10.1002/stem.2475

27. Khojasteh A, Fahimipour F, Jafarian M, Sharifi D, Jahangir S, Khayyatan F, et al. Bone engineering in dog mandible: coculturing mesenchymal stem cells with endothelial progenitor cells in a composite scaffold containing vascular endothelial growth factor. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2017;105(7):1767–77. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33707

28. Silva-Cote I, Cruz-Barrera M, Cañas-Arboleda M, Correa-Araujo L, Méndez L, Jagielska J, et al. Strategy for the generation of engineered bone constructs based on umbilical cord mesenchymal stromal cells expanded with human platelet lysate. Stem Cells Int. 2019;2019:7198215. https://doi.org/10.1155/2019/7198215

29. Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, et al. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature. 2002;418(6893):41–9. https://doi.org/10.1038/nature00870

30. Owen M, Friedenstein AJ. Stromal stem cells: marrow-derived osteogenic precursors. Ciba Found Symp. 1988;136:42–60. https://doi.org/10.1002/9780470513637.ch4

31. Katagiri W, Watanabe J, Toyama N, Osugi M, Sakaguchi K, Hibi H. Clinical study of bone regeneration by conditioned medium from mesenchymal stem cells after maxillary sinus floor elevation. Implant Dent. 2017;26(4):607–12. https://doi.org/10.1097/ID.0000000000000618

32. Caplan AI. Mesenchymal stem cells in regenerative medicine. In: Atala A, Lanza R, Mikos AG, Nerem R, eds. Principles of regenerative medicine. 3rd ed. Elsevier; 2019. P. 219–27. https://doi.org/10.1016/C2015-0-02433-9

33. Shanbhag S, Suliman S, Pandis N, Stavropoulos A, Sanz M, Mustafa K. Cell therapy for orofacial bone regeneration: a systematic review and meta-analysis. J Clin Periodontol. 2019;46(Suppl 21):162–82. https://doi.org/10.1111/jcpe.13049

34. van Velthoven CTJ, Kavelaars A, Heijnen CJ. Mesenchymal stem cells as a treatment for neonatal ischemic brain damage. Pediatr Res. 2012;71(4 Pt 2):474–81. https://doi.org/10.1038/pr.2011.64

35. Ma YH, Zeng X, Qiu XC, Wei Q-S, Che M-T, Ding Y, et al. Perineurium-like sheath derived from long-term surviving mesenchymal stem cells confers nerve protection to the injured spinal cord. Biomaterials. 2018;160:37–55. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.01.015

36. Chung CS, Fujita N, Kawahara N, Yui S, Nam E, Nishimura R. A comparison of neurosphere differentiation potential of canine bone marrow-derived mesenchymal stem cells and adipose-derived mesenchymal stem cells. J Vet Med Sci. 2013;75(7):879–86. https://doi.org/10.1292/jvms.12-0470

37. Luo L, He Y, Wang X, Key B, Lee BH, Li H, Ye Q. Potential roles of dental pulp stem cells in neural regeneration and repair. Stem Cells Int. 2018;2018:1731289. https://doi.org/10.1155/2018/1731289

38. Wang S, Cheng H, Dai G, Wang X, Hua R, Liu X, et al. Umbilical cord mesenchymal stem cell transplantation significantly improves neurological function in patients with sequelae of traumatic brain injury. Brain Res. 2013;1532:76–84. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2013.08.001

39. Bae KS, Park JB, Kim HS, Kim DS, Park DJ, Kang SJ. Neuron-like differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Yonsei Med J. 2011;52(3):401–12. https://doi.org/10.3349/ymj.2011.52.3.401

40. Fesharaki M, Razavi S, Ghasemi-Mobarakeh L, Behjati M, Yarahmadian R, Kazemi M, Hejaz H. Differentiation of human scalp adipose-derived mesenchymal stem cells into mature neural cells on electrospun nanofibrous scaffolds for nerve tissue engineering applications. Cell J. 2018;20(2):168–76. https://doi.org/10.22074/cellj.2018.4898

41. Angius D, Wang H, Spinner RJ, Gutierrez-Cotto Y, Yaszemski MJ, Windebank AJ. A systematic review of animal models used to study nerve regeneration in tissue-engineered scaffolds. Biomaterials. 2012;33(32):8034–9. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.07.056

42. Lee SJ, Esworthy T, Stake S, Miao S, Zuo YY, Harris BT, Zhang LG. Advances in 3D bioprinting for neural tissue engineering. Adv Biosyst. 2018;2(4):1–18. https://doi.org/10.1002/adbi.201700213

43. Kornfeld T, Vogt PM, Radtke C. Nerve grafting for peripheral nerve injuries with extended defect sizes. Nerventransplantate für periphere Nervenverletzungen ausgedehnterer Defektgrößen. Wien Med Wochenschr. 2019;169(9–10):240–51. https://doi.org/10.1007/s10354-018-0675-6

44. Toma C, Pittenger MF, Cahill KS, Byrne BJ, Kessler PD. Human mesenchymal stem cells differentiate to a cardiomyocyte phenotype in the adult murine heart. Circulation. 2002;105(1):93–8. https://doi.org/10.1161/hc0102.101442

45. Xu W, Zhang X, Qian H, Zhu W, Sun X, Hu J, et al. Mesenchymal stem cells from adult human bone marrow differentiate into a cardiomyocyte phenotype in vitro. Exp Biol Med. 2004;229(7):623–31. https://doi.org/10.1177/153537020422900706

46. White IA, Sanina C, Balkan W, Hare JM. Mesenchymal stem cells in cardiology. Methods Mol Biol. 2016;1416:55–87. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3584-0_4

47. Bartolucci J, Verdugo FJ, González PL, Larrea RE, Abarzua E, Goset C, et al. Safety and efficacy of the intravenous infusion of umbilical cord mesenchymal stem cells in patients with heart failure: a phase 1/2 randomized controlled trial (RIMECARD Trial [Randomized clinical trial of intravenous infusion umbilical cord mesenchymal stem cells on cardiopathy]). Circ Res. 2017;121(10):1192–1204. https://doi.org/10.1161/CIRCRESAHA.117.310712

48. Yang J, Song T, Wu P, Chen Y, Fan X, Chen H, et al. Differentiation potential of human mesenchymal stem cells derived from adipose tissue and bone marrow to sinus node-like cells. Mol Med Rep. 2012;5(1):108–13. https://doi.org/10.3892/mmr.2011.611

49. Tse HF, Kwong YL, Chan JKF, Lo G, Ho CL, Lau CP. Angiogenesis in ischaemic myocardium by intramyocardial autologous bone marrow mononuclear cell implantation. Lancet. 2003;361(9351):47–9. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(03)12111-3

50. Shafei AES, Ali MA, Ghanem HG, Shehata AI, Abdelgawad AA, Handal HR, et al. Mesenchymal stem cell therapy: a promising cell-based therapy for treatment of myocardial infarction. J Gene Med. 2017;19(12). https://doi.org/10.1002/jgm.2995

51. Liu WH, Song FQ, Ren LN, Guo WQ, Wang T, Feng YX, et al. The multiple functional roles of mesenchymal stem cells in participating in treating liver diseases. J Cell Mol Med. 2015;19(3):511–20. https://doi.org/10.1111/jcmm.12482

52. Lou G, Yang Y, Liu F, Ye B, Chen Z, Zheng M, Liu Y. MiR-122 modification enhances the therapeutic efficacy of adipose tissue-derived mesenchymal stem cells against liver fibrosis. J Cell Mol Med. 2017;21(11):2963–73. https://doi.org/10.1111/jcmm.13208 53. Suk KT, Yoon JH, Kim MY, Kim CW, Kim JK, Park H, et al. Transplantation with autologous bone marrow-derived mesenchymal stem cells for alcoholic cirrhosis: Phase 2 trial. Hepatology. 2016;64(6):2185–97. https://doi.org/10.1002/hep.28693

53. Tsuchiya A, Takeuchi S, Watanabe T, Yoshida T, Nojiri S, Ogawa M, Terai S. Mesenchymal stem cell therapies for liver cirrhosis: MSCs as “conducting cells” for improvement of liver fibrosis and regeneration. Inflamm Regen. 2019;39:18. https://doi.org/10.1186/s41232-019-0107-z

54. Detry O, Vandermeulen M, Delbouille MH, Somja J, Bletard N, Briquet A, et al. Infusion of mesenchymal stromal cells after deceased liver transplantation: a phase I–II, open-label, clinical study. J Hepatol. 2017;67(1):47–55. https://doi.org/10.1016/j.jhep.2017.03.001


Для цитирования:


Чапленко А.А., Хорольский М.Д., Мельникова Е.В., Меркулов В.А. Актуальные направления применения клеточной терапии в регенеративной медицине. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2020;20(2):82-88. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-2-82-88

For citation:


Chaplenko A.A., Khorolsky M.D., Melnikova E.V., Merkulov V.A. Current Trends in the Use of Cell Therapy in Regenerative Medicine. BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2020;20(2):82-88. (In Russ.) https://doi.org/10.30895/2221-996X-2020-20-2-82-88

Просмотров: 363


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2221-996X (Print)
ISSN 2619-1156 (Online)