Bioaktywne mikrofragmenty pozyskane z ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych jako obiecujące narzędzie w medycynie regeneracyjnej

Zawał mięśnia sercowego jest jedną z najczęstszych przyczyn zgonów na świecie. Spowodowany jest zamknięciem jednej z tętnic wieńcowych. Na skutek niedokrwienia, a co za tym idzie niedotlenienia, dochodzi do martwicy mięśnia sercowego, śmierci komórek funkcjonalnych serca (kardiomiocytów) i wytworzenia się blizny zbudowanej z fibroblastów oraz ich produktów (białek macierzy zewnątrzkomórkowej). Wszystkie te czynniki prowadzą do nieodwracalnego uszkodzenia serca i upośledzenia jego funkcji co powoduje dyskomfort w codziennym życiu u osób po zawale, a często prowadzi również do śmierci. Pomimo dostępnych metod leczenia farmakologicznego, w chwili obecnej medycyna jest tu bezsilna.Indukowalne pluripotencjalne komórki macierzyste (ang. induced pluripotent stem cells – iPS) są jednym z kluczowych odkryć naszych czasów w dziedzinie biologii komórki. Początkowo zdawały się być optymalnym narzędziem dla medycyny regeneracyjnej, jednak ze względu na ryzyko rozwoju teratom nie mogą być wykorzystane bezpośrednio w medycynie regeneracyjnej. Bioaktywne mikrofragmenty (ang. microvesicles - MVs) pozyskane z tych komórek zdają się być dobrą alternatywą dla całych komórek – dzięki przenoszonemu materiałowi genetycznemu mogą wpływać m.in. na ekspresję genów oraz modulować funkcje w komórkach akceptorowych. Komórki iPS uzyskane w naszym laboratorium zostały zbadane na obecność markerów pluripotencji, a następnie różnicowane spontanicznie i kierunkowo, aby potwierdzić ich pluripotencję. Mikrofragmenty pozyskane z medium kondycjonowanego z tych komórek (iPS-MVs) z wykorzystaniem techniki ultrawirowania posiadały analogiczne markery powierzchniowe i genetyczne, jak komórki rodzicielskie. Wpływ transferu mikrofragmentów na komórki mezenchymalne serca zbadano stosując metody genetyki molekularnej. MVs powodowały zmianę w ekspresji genów odpowiedzialnych za kardiomiogenezę i pluripotencję w komórkach mezenchymalnych serca w stosunku do komórek nietraktowanych. Wyniki te są obiecujące w kontekście potencjalnego wykorzystania iPS MVs w regeneracji mięśnia sercowego. Zanim do tego dojdzie, konieczne są jednak dalsze badania, które będą kontynuacją niniejszej pracy.

Miocardial infarction is one of the main causes of death in humans. It is caused by the closure of one of the coronary arteries blocking the oxygen supply. Due to ischemia all following events including cardiac muscle necrosis, functional heart cells (cardiomiocytes) death, and scar formation by fibroblasts are observed. All these factors may lead to irreversible damage to the cardiac muscle and impairment of its function, which results in heart failure and decreased quality of life. Although, several pharmacological approaches have been developed, medicine is helpless in preventing damage to the heart following ischemic events.Induced pluripotent stem cells (iPS), are one of the greatest discoveries of our time in the field of cell biology. At first, they were thought to be the optimal tool for regenerative medicine, though due to high risk of the development of teratomas, they cannot be directly used in regenerative medicine. Bioactive microvesicles (MVs) derived from these cells (iPS-MVs), seem to be a good alternative. Thanks to genetic material they carry MVs can influence gene expression and function of the acceptor cells. iPS cells obtained in our laboratory were tested on pluripotency markers, and subsequently differentiated spontaneously and directly. iPS-MVs obtained from conditioned medium by means of ultracentrifugation, had similar set of surface markers as parent iPS cells. Influence of MVs transfer to cardiac mesenchymal cells was assessed using methods of molecular genetics. Microvesicles caused change in expression of genes responsible for cardiomyogenesis and pluripotency of heart mesenchymal cells, compared to non treated controls. These results are promising in regard to iPS MVs use in cardiac muscle regeneration – more studies are still needed.