Культивирование мезенхимальных стволовых клеток Ex vivo в различных питательных средах (обзор литературы и собственный опыт)
Аннотация
В последнее время мезенхимальные стволовые клетки (МСК) нашли широкое применение во многих областях медицины, где используются их иммуносупрессивные свойства, влияние на процессы регенерации поврежденных тканей и т. д. В связи с этим возникает потребность в разработке стандартизированных протоколов экспансии МСК, которые позволят получить необходимое количество клеток для клинического применения без нарушения их способности к самовозобновлению и мультилинейного дифференцированного потенциала. В настоящей статье обобщены данные литературы о различных питательных средах и добавках, применяемых при культивировании ex vivo МСК. Представлен собственный опыт использования стандартной питательной среды для культивирования МСК ДМЕМ с добавлением эмбриональной телячьей сыворотки и бессывороточной питательной среды MesenCult MSC Basal Medium (Human) (StemCell technologies Inc) с добавлением Mesenchymal Stem Cell Stimulatory Supplements (Human). Проведена оценка их влияния на рост и иммунофенотипические характеристики МСК.
Об авторах
Т. В. Шаманская
Минздравсоцразвития России; Департамент Здравоохранения
Россия
Россия
Татьяна Викторовна Шаманская
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
ГУЗ Банк стволовых клеток
Москва
Е. Ю. Осипова
Минздравсоцразвития России; Департамент Здравоохранения
Россия
Россия
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
ГУЗ Банк стволовых клеток
Москва
Б. Б. Пурбуева
Минздравсоцразвития России; Департамент Здравоохранения
Россия
Россия
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
ГУЗ Банк стволовых клеток
Москва
А. Ю. Устюгов
Минздравсоцразвития России
Россия
Россия
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
Москва
Т. А. Астрелина
Минздравсоцразвития России; Департамент Здравоохранения
Россия
Россия
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
ГУЗ Банк стволовых клеток
Москва
М. В. Яковлева
Департамент Здравоохранения
Россия
Россия
ГУЗ Банк стволовых клеток
Москва
С. А. Румянцев
Минздравсоцразвития России
Россия
Россия
ФГУ Федеральный научно-клинический центр детской гематологии, онкологии и иммунологии
Москва
Список литературы
1. Caterson E. J., Nesti L. J., Danielson K. J., Tuan R. S. Human marrow derived mesenchymal progenitor cells: Isolation culture, expansion and analysis of differentiation. Mol Biotechnol 2002; 20: 245–56.
2. Draper J. S., Moore H. D., Ruban N. N. et al. Culture and characterisation of human embryonic stem cells. Stem Cells Dev 2004; 13: 325–36.
3. Muller I., Kordowich S., Holzwarth C. et al. Animal serum-free culture conditions for isolation and expansion of multipotent mesenchymal stromal cells from human BM. Cytotherapy 2006; 8 (5): 437–44.
4. Pittenger M. F., Mackay A. M., Beck S. C. et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999; 284: 143–7.
5. Ringden O., Uzunel M., Rasmusson I. Mesenchymal Stem Cells for Treatment of Therapy-Resistant Graft-versus-Host Disease. Transplantation 2006; 81: 1390–7.
6. Berger M. G., Veyrat-Masson R., Rapatel C. et al. Cell culture medium composition and translational adult bone marrow-derived stem cell research. Stem Cells 2006; 24: 2888–90.
7. Sotiropoulou P. A., Perez S. A., Salagianni M. et al. Cell culture medium composition and translational adult bone marrow-derived stem cell research. Stem Cells 2006; 24 (5): 1409–10.
8. Le Blanc K., Frassoni F., Ball L. Mesenchymal stem cells for treatment of steroid-resistant, severe, acute graft-versus-host disease: a phase II study. Lancet 2008; 371: 1579–86.
9. Horwitz E. M., Gordon P. L., Fitzpatrick L. A. Transplantability and therapeutic effects of bone-marrow-derived mesenchymal cells in children with osteogenesis imperfecta. Nat Med 1999; 5: 309–13.
10. Bernardo M. E., Avanzini M. A., Perotti C. et al. Optimization of in vitro expansion of human multipotent mesenchymal stromal cells for celltherapy approaches: Further insight in the search for a fetal calf serum substitute. J Cell Physiol 2007; 211: 121–30.
11. Shahdadfar A., Fronsdal K., Haug T. et al. In vitro expansion of human mesenchymal stem cells: choice of serum is a determinant of cell proliferation, differentiation, gene expression, and transcriptome stability. Stem Cells 2005; 23: 1357–66.
12. Doucet C., Ernou I., Zhang Y. et al. Platelet lysates promote mesenchymal stem cell expansion: A safety substitute for animal serum in cell-based therapy applications. J Cell Physiol 2005; 205: 228–36.
13. Camargo P. M., Lecovic V., Weiniaender M. et al. Platelet-rich plasma and bovine porous mineral combined with guided tissue regeneration in the treatment of intrabony defects in humans. J Periodontal Res 2002; 37 (4): 300–6.
14. Dugrillon A., Eichler H., Kern S., Klüter H. Autologous concentrated platelet-rich plasma (cPRP) for local application in bone regeneration. Int J Oral Maxilloac Surg 2002; 31 (6): 615–9.
15. Tözüm T. F., Demiralp B. Platelet-rich plasma: a promising innovation in dentistry. J Can Dent Assoc 2003; 69 (10): 664.
16. Eppley B. L., Woodell J. E., Higgins J. Platelet quantification and growth factor analysis from platelet-rich plasma: Implications for wound healing. Plast Reconstr Surg 2004; 114: 1502–8.
17. Zimmermann R., Arnold D., Strasser E. et al. Sample preparation technique and white cell content influence the detectable levels of growth factors in platelet concentrates. Vox Sang 2003; 85: 283–9.
18. Zimmermann R., Jakubietz R., Jakubietz M. et al. Different preparation methods to obtain platelet components as a source of growth factors for local application. Transfusion 2001; 41: 1217–24.
19. Borzini P., Mazzucco L. Tissue regeneration and in loco administration of platelet derivatives: clinical outcomeheterogeneous products, and heterogeneity of the effector mechanisms. Transfusion 2005; 45: 1759–67.
20. Everts P. A., Hoffmann J., Weibrich G. et al. Differences in platelet growth factor release and leucocyte kinetics during autologous platelet gel formation. Transfus Med 2006; 16: 363–8.
21. Reinisc A., Bartmann C., Rohde E. et al. Humanized system to propagate cord blood-derived multipotent mesenchymal stromal cells for clinical applications. Regen Med 2007; 2: 371–82.
22. Lange C., Cakiroglu F., Spiess A-N. et al. Accelerated and safe expansion of human mesenchymal stromal cells in animal serum-free medium for transplantation and regenerative medicine. J Cell Physiol 2007; 213: 18–26.
23. Carrancioa S., Lopez-Holgadoa N., Sanchez-Guijo F. M et al. Optimization of mesenchymal stem cell expansion procedures by cell separation and culture conditions modification. Exp Hematol 2008; 36 (8): 1014–21.
24. Stute N., Holtz K., Bubenheim M. et al. Autologous serum for isolation and expansion of human mesenchymal stem cells for clinical use. Exp Hematol 2004; 32: 1212–25.
25. Kobayashi T., Watanabe H., Yanagawa T. et al. Motility and growth of human bone-marrow mesenchymal stem cells during ex vivo expansion in autologous serum. J Bone Joint Surg Br 2005; 87: 1426–33.
26. Shigeno Y., Ashton B. A. Human bone-cell proliferation in vitro decreases with human donor age. J Bone Joint Surg Br 1995; 77: 139–42.
27. Anselme K., Broux O., Noel B. et al. In vitro control of human bone marrow stromal cells for bone tissue engineering. Tissue Eng 2002; 8: 941–53.
28. Yamamoto N., Isobe M., Negishi A. et al. Effects of autologous serum on osteoblastic differentiation in human bone marrow cells. J Med Dent Sci 2003; 50: 63–9.
29. Spees J. L., Gregory C. A., Singh H. et al. Internalized antigens must be removed to prepare hypoimmunogenic mesenchymal stem cells for cell and gene therapy. Mol Ther 2004; 9: 747–56.
30. Koller M. R., Maher R. J., Manchel I. et al. Alternatives to animal sera for human bone marrow cell expansion: human serum and serum-free media. J Hematother 1998; 7: 413–23.
31. Kuznetsov S. A., Mankani M. H., Robey P. G. Effect of serum on human bone marrow stromal cells: ex vivo expansion and in vivo bone formation. Transplantation 2000; 70: 1780–7.
32. Yamaguchi M., Hirayama F., Wakamoto S. et al. Bone marrow stromal cells prepared using AB serum and bFGF for hematopoietic stem cells expansion. Transfusion 2002; 42: 921–7.
33. Oreffo R. O., Virdi A. S., Triffitt J. T. Modulation of osteogenesis and adipogenesis by human serum in human bone marrow cultures. Eur J Cell Biol 1997; 74: 251–61.
34. Gregory C. A., Reyes E., Whitney M. J. et al. Enhanced engraftment of mesenchymal stem cells in a cutaneous wound model by culture in allogeneic species-specific serum and administration in fibrin constructs. Stem cells 2006; 24: 2232–43.
35. Lam A. C., Li K., Zang Z. B. et al. Preclinical ex vivo expansion of cord blood hematopoietic stem and progenitor cells: duration of culture; the media, serum supplements, and growth factors used; and engraftment in NOD / SCID mice. Transfusion 2001; 41: 1567.
36. Shetty P., Bharucha K., Tanavde V. Human umbilical cord blood serum can replace fetal bovine serum in the culture of mesenchymal stem cells. Cell Biology International 2007; 31: 293–8.
37. Gronthos S., Simmons P. J. The growth factor requirements of STRO-1- positive human bone marrow stromal precursors under serum-deprived conditions in vitro. Blood 1995; 85: 929–40.
38. Kuznetsov S. A., Friedenstein A. J., Robey P. G. Factors req uired for bone marrow stromal fibroblast colony formation in vitro. Br J Haematol 1997; 97: 561–70.
39. Foreman M. A., Smith J., Publicover S. J. Characterisation of serum-induced intracellular Ca2+ oscillations in primary bone marrow stromal cells. J Cell Physiol 2006; 206 (3): 664–71.
40. Lennom D. P., Haynesworth S. E., Young R. G. A chemically defined medium supports in vitro proliferation and maintains the osteochondral potential of rat marrow-derived mesenchymal stem cell. Exp Cell Res 1995; 219: 211–22.
41. Meuleman N., Tondreau T., Delforge A. et al. Human marrow mesenchymal stem cell culture: serum-free medium allows better expansion than classical a-MEM medium. Eur J Haematol 2006; 76: 309–16.
42. Tonti G. A., Mannello F. From bone marrow to therapeutic applications: different behaviour and genetic / epigenetic stability during mesenchymal stem cell expansion in autologous and foetal bovine sera? Int J Dev Biol 2008; 52 (8): 1023–32.
Рецензия
Для цитирования:
Шаманская Т.В., Осипова Е.Ю., Пурбуева Б.Б., Устюгов А.Ю., Астрелина Т.А., Яковлева М.В., Румянцев С.А. Культивирование мезенхимальных стволовых клеток Ex vivo в различных питательных средах (обзор литературы и собственный опыт). Онкогематология. 2010;(3):65-71.
For citation:
Shamanskaya T.V., Osipova Ye.Yu., Purbueva B.B., Ustyugov A.Yu., Astrelina T.A., Yakovleva M.V., Rumyantsev S.A. Ex vivo expansion of mesenchymal stem cells in different culture conditions (the literature review and own experience). Oncohematology. 2010;(3):65-71. (In Russ.)
Просмотров:
346
Послать статью по эл. почте 