Adipose-Derived Stem Cells in Wound Healing Research

الخلايا الجذعية المشتقة من الخلايا الجذعية الدهنية في أبحاث التئام الجروح

برزت الخلايا الجذعية المشتقة من الخلايا الجذعية الدهنية كعوامل علاجية واعدة لتطبيقات التئام الجروح بسبب سهولة الوصول إليها ووفرتها وخصائصها التجددية القوية. يمكن الحصول على الخلايا الجذعية المستخلصة من الأنسجة الدهنية المستخرجة من الأنسجة الدهنية المستأصلة من الشحوم أو الأنسجة الدهنية المستأصلة، ويمكن حصادها بكميات كبيرة من خلال إجراءات طفيفة التوغل. كما أن قدرتها على تعزيز تولد الأوعية الدموية وتعديل الالتهاب والتمايز إلى أنواع الخلايا ذات الصلة تجعل من الخلايا الجذعية المتضخمة مرشحة جذابة لعلاج الجروح المزمنة والحروق وإصابات الأنسجة الأخرى حيث تثبت الأساليب التقليدية عدم كفايتها.

النتائج الرئيسية

• يمكن عزل خلايا الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية المتقدمة بكميات كبيرة من النضح الشحمي من خلال الهضم الأنزيمي أو المعالجة الميكانيكية
• تعمل هذه الخلايا على تعزيز التئام الجروح من خلال آليات باراكرين بما في ذلك إفراز عوامل النمو والسيتوكينات
• تسرّع عملية توليد الأوعية الدموية بوساطة الخلايا الجذعية الوعائية ADSC من تكوين النسيج الحبيبي وإغلاق الجروح
• تقلل خصائص التعديل المناعي لخلايا الخلايا الجذعية الكظرية القلبية الوعائية ADSCs من الالتهاب وتعزز إعادة تشكيل الأنسجة
• أثبتت التجارب السريرية سلامة الخلايا الجذعية المتضخمة في علاج الجروح المزمنة وفعاليتها الأولية

عزل ومعالجة الخلايا الجذعية الجذعية البالغة

تمثل الأنسجة الدهنية أكثر مصادر الخلايا الجذعية البالغة وفرة وسهولة الوصول إليها في جسم الإنسان. وتنتج عمليات شفط الدهون عن عملية شفط الدهون خلايا تحتوي على خلايا الأوعية الدموية اللحمية (SVF)، والتي يتم عزل الخلايا الجذعية الجذعية البالغة من خلال الهضم الأنزيمي أو المعالجة الميكانيكية. يمكن لعملية شفط واحدة لشفط الدهون أن تسفر عن ملايين الخلايا الوعائية اللحمية الوعائية السلالية (SVF)، وهو ما يتجاوز بكثير الكميات التي يمكن الحصول عليها من شفط نخاع العظم.

يستخدم العزل الأنزيمي هضم الكولاجيناز للأنسجة الدهنية متبوعًا بالطرد المركزي لفصل التروية البطانية الجذعية عن الخلايا الشحمية الناضجة. تحتوي كريات الرغوة الشحمية SVF على خلايا الخلايا الشحمية الشحمية الشحمية الناضجة إلى جانب الخلايا البطانية والخلايا المحيطة بالخلايا الشحمية والخلايا المناعية. تختار مزرعة الالتصاق البلاستيكية اللاحقة الخلايا الجذعية الشحمية النضرة مع التخلص من الخلايا غير الملتصقة. وتنتج هذه العملية مستحضرات نقية نسبياً من الخلايا الجذعية الوسيطة الوسيطة البشرية مناسبة للأبحاث والتطبيقات السريرية.

تتوافرالخلايا الجذعية الوسيطة اللحمية البشرية - الأنسجة الدهنية كمستحضرات محفوظة بالتبريد ومميزة وجاهزة لأبحاث التئام الجروح. بالنسبة للدراسات المقارنة، توفر الخلايا الجذعية الوسيطة اللُّحمية البشرية - نخاع العظام (HMSC-BM ) المعيار الذهبي التقليدي للخلايا الجذعية الوسيطة البشرية. تقدم الخلايا الجذعية الوسيطة اللُّحمية البشرية - هلام وارتون (HMSC-WJ) بديلاً مع قدرة تكاثر معززة.

آليات الباراكرين في التئام الجروح

تُستمد التأثيرات العلاجية لخلايا ADSC الجذعية الوسيطة اللُّحمية - هلام وارتن - WJ في المقام الأول من إفراز الباراكرين للعوامل النشطة بيولوجيًا بدلاً من التمايز المباشر للخلايا. تحتوي إفرازات الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية ADSC على عوامل النمو والسيتوكينات والكيموكينات والحويصلات خارج الخلية التي تعزز مجتمعة التئام الجروح. يُظهر الوسط المكيف من مزارع الخلايا الجذعية الكظرية الوعائية البطانية الوعائية نشاط التئام الجروح بشكل مستقل عن وجود الخلايا، مما يؤكد أهمية آلية الباراكرين.

يؤدي إفراز عامل النمو البطاني الوعائي (VEGF) من قبل الخلايا الجذعية الوعائية الوعائية القلبية الوعائية إلى تحفيز توسع الأوعية الدموية الضرورية لالتئام الجروح. وتساهم عوامل توليد الأوعية الدموية بما في ذلك عامل نمو الأرومة الليفية الأساسية (bFGF) وعامل نمو الخلايا الكبدية (HGF) وعامل النمو المشتق من الصفائح الدموية (PDGF) في تعزيز تكوين الأوعية الدموية. تعمل الأوعية الدموية المحسنة على تحسين توصيل الأكسجين والمواد المغذية إلى مواقع الجرح، مما يسرع من تجديد الأنسجة.

يعمل عامل النمو المتحول بيتا (TGF-β) وعامل نمو البشرة (EGF) على تعزيز تكاثر الخلايا الليفية وترسب المصفوفة خارج الخلية. ويحفز عامل نمو الخلايا الكيراتينية (KGF) هجرة الخلايا الظهارية وتكاثرها، مما يسرع من إعادة اندمال الجرح. يفسر هذا الملف الشخصي الشامل لإفراز عامل النمو الشامل فعالية الخلايا الجذعية الكيراتينية الكيراتينية عبر مراحل متعددة لالتئام الجروح.

خصائص التعديل المناعي

تُعدّل الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية ADSCs الاستجابات الالتهابية من خلال التفاعل مع الخلايا المناعية التي تتسلل إلى مواقع الجروح. يثبط إفراز البروستاغلاندين E2 (PGE2) تكاثر الخلايا التائية ويعزز نمو الخلايا التائية التنظيمية. يستنفد تعبير إندولامين 2،3-ديوكسيجيناز (IDO) التريبتوفان اللازم لتنشيط الخلايا التائية. تعمل هذه الآليات مجتمعةً على تثبيط الالتهاب المفرط الذي يضعف التئام الجروح.

يمثل استقطاب الخلايا البلعمية الكبيرة آلية مناعية حاسمة في الخلايا الجذعية الكظرية البلعمية ADSC. تعزز الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية المتقدمة الانتقال من الأنماط الظاهرية للبلعمية البلعمية M1 المؤيدة للالتهاب إلى الأنماط الظاهرية للبلعمية البلعمية M2 المؤيدة للتجديد من خلال إفراز IL-10 وTGF-β. تفرز الخلايا البلعمية الكبيرة M2 السيتوكينات المضادة للالتهابات وعوامل النمو التي تدعم إصلاح الأنسجة. يعمل هذا التحول الاستقطابي على تسريع الانتقال من مراحل التئام الجروح الالتهابية إلى مراحل التئام الجروح التكاثري.

تُظهر دراسات الاستزراع المشترك تأثيرات الخلايا الجذعية المتمايزة على وظيفة الخلايا المناعية. وتوفر خلايا THP-1 المتمايزة إلى خلايا بلعمية ضامة نماذج لدراسة تفاعلات الخلايا الجذعية البلعمية ADSC-البلاعمية. تكشف أنظمة الاستزراع المشترك هذه عن إشارات ثنائية الاتجاه حيث تؤثر العوامل المشتقة من الخلايا البلعمية البلعمية الكبيرة على تكوين إفرازات الخلايا البلعمية الجذعية ADSC، مما يخلق حلقات تغذية مرتدة تضخم الاستجابات التجددية.

تعزيز تولد الأوعية الدموية

غالباً ما يعكس فشل التئام الجروح المزمن فشل التئام الجروح المزمن عدم كفاية الأوعية الدموية في طبقات الجروح. تعزز خلايا الخلايا الجذعية الوعائية الجذعية تولد الأوعية الدموية من خلال التحفيز المباشر للخلايا البطانية وآليات باراكرين. تعمل عوامل VEGF وAngiopoietin-1 وغيرها من العوامل الوعائية التي تفرزها الخلايا الجذعية الوعائية البطانية على تنشيط تكاثر الخلايا البطانية والهجرة وتكوين الأنابيب. تعمل هذه الأوعية الدموية الجديدة على تحسين التروية وتدعم نمو النسيج الحبيبي.

تعزز بيئات الجروح ناقصة التأكسج إنتاج عامل توليد الأوعية الدموية للخلايا الجذعية الوعائية في الخلايا الجذعية الكظرية ADSC من خلال تثبيت HIF-1α. تعمل آلية استشعار الأكسجين هذه على تنظيم تعبير عامل النمو الوعائي لعامل الأكسجين في ظروف نقص الأكسجين حيث تشتد الحاجة إلى تكوين الأوعية الدموية. قد يؤدي التكييف المسبق للخلايا الجذعية الوعائية الجذعية في ظروف زراعة ناقصة الأكسجين قبل تطبيقها على الجروح إلى تعزيز قدرتها على توليد الأوعية.

يساهم تجنيد الخلايا السليفة البطانية بواسطة الخلايا الجذعية الوعائية الجذعية المتقدمة في تكوين الأوعية الدموية في مواقع الجروح. يجتذب إفراز SDF-1 (CXCL12) الخلايا السليفة المنتشرة التي تعبر عن CXCR4. تندمج هذه الخلايا المجندة في تشكيل الأوعية الدموية وتساهم في تكوين أوعية دموية جديدة مستدامة تتجاوز التأثيرات المباشرة للخلايا الجذعية الوعائية المتخلّقة للخلايا الجذعية الظهارية المتقدمة.

مساهمات التمايز

بينما تهيمن الآليات الباراكرينية، فإن تمايز الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية في أنواع الخلايا ذات الصلة بالجروح يوفر مساهمات تجديدية إضافية. يولد تمايز الخلايا الليفية الخلايا المنتجة لمكونات المصفوفة خارج الخلية الضرورية للنسيج الحبيبي. وعلى الرغم من أن التمايز التحوّلي للخلايا الكيراتينية قد يساهم في إعادة اندمال الجرح في الظروف المناسبة.

ويساهم التمايز البطاني للخلايا الجذعية الكيراتينية الجذعية في نمو الأوعية الدموية داخل طبقات الجروح. وقد تم تحديد ظروف الاستزراع التي تعزز التمايز البطانية، وتُظهر الخلايا البطانية المشتقة من الخلايا الجذعية المتمايزة خصائص وظيفية بما في ذلك تكوين الأنابيب والتعبير المناسب للعلامات. لا تزال المساهمة النسبية للخلايا الجذعية المتمايزة للخلايا الجذعية المتمايزة مقابل السلائف الداخلية المنشأ المعينة قيد البحث.

يساهم التمايز الشحمي، وهو التزام السلالة الافتراضية للخلايا الجذعية الشحمية المتمايزة في ترميم الأنسجة الدهنية الجلدية في الجروح العميقة. تلعب الخلايا الشحمية الجلدية أدوارًا مهمة في توازن الجلد والتئام الجروح من خلال إفراز الأديبوكين والتفاعل مع الخلايا الجلدية الأخرى. يستعيد تجديد الأنسجة الدهنية بوساطة الخلايا الجذعية الشحمية بوساطة الخلايا الجذعية الشحمية الجلدية هذه الطبقة النسيجية الوظيفية.

طرق التوصيل والسقالات

يوفر الحقن المباشر لمعلقات الخلايا الجذعية الشحمية ADSC في هوامش الجرح توصيلًا بسيطًا ولكنه قد يؤدي إلى ضعف احتفاظ الخلايا وبقائها على قيد الحياة. تعمل بروتوكولات الحقن المتكرر على تحسين النتائج من خلال الحفاظ على وجود الخلايا طوال فترة الشفاء. يعد الحقن الموضعي مناسبًا بشكل خاص للجروح الصغيرة أو التي يسهل الوصول إليها حيث يكون العلاج المتكرر ممكنًا.

يحسن التوصيل القائم على السقالات من الاحتفاظ بالخلايا وبقائها على قيد الحياة والتوزيع المكاني داخل طبقات الجرح. توفر مصفوفات الكولاجين والهلاميات المائية لحمض الهيالورونيك وسقالات البوليمر الاصطناعية بيئات ثلاثية الأبعاد تدعم وظيفة الخلايا الجذعية الجذعية المضادة للالتهاب. يراعي اختيار السقالات الخواص الميكانيكية المطابقة لموقع الجرح وحركية التحلل والتوافق مع بقاء الخلايا الجذعية المتضخمة وإفرازها.

تتجنب الأساليب الخلوية التي تستخدم الوسط المكيف للخلايا الجذعية ADSC أو الحويصلات خارج الخلية تحديات توصيل الخلايا وتخزينها. يُظهر الوسط المكيف المركز الذي يحتوي على عوامل إفرازات الخلايا الجذعية الكظرية النخاعية الجذعية فعالية التئام الجروح في النماذج قبل السريرية. تحافظ مستحضرات الإكسوسومات الخارجية على تأثيرات إفرازات الخلايا الجذعية ADSC في أشكال مستقرة وقابلة للتخزين ومناسبة للتطبيق السريري.

أدلة التجارب السريرية

أثبتت المرحلة الأولى/الثانية من التجارب السريرية سلامة الخلايا الجذعية الكظرية القلبية الوراثية ADSC في تطبيقات التئام الجروح. تُظهر مستحضرات الخلايا الجذعية الكظرية الجذعية الذاتية والخيفيّة ملامح سلامة مواتية دون حدوث أحداث سلبية كبيرة في علاج الجروح المزمنة. لم تتجسد المخاوف من الاستمناع مع الخلايا الجذعية الكظرية المناعية الخيفية سريريًا، بما يتوافق مع خصائصها المناعية.

تُظهر تجارب قرحة القدم السكري نتائج واعدة لفعالية الخلايا الجذعية المتجانسة المناعية القابلة للتجديد. وقد تم الإبلاغ عن تسريع التئام الجروح وتقليل وقت الشفاء وانخفاض معدلات البتر لدى المرضى المعالجين مقارنة بالرعاية القياسية. تلبي هذه النتائج الاحتياجات الحرجة غير الملباة في علاج جروح مرضى السكري حيث تفشل الأساليب التقليدية في كثير من الأحيان.

يُظهر علاج الجروح الناتجة عن الحروق باستخدام الخلايا الجذعية الجذعية القلبية الوعائية المحسنة تحسنًا في إعادة الاندمال وتقليل التندب. يدعم تولد الأوعية المعززة في الحروق المعالجة بقاء الطعم والتئام الجروح. تستفيد النتائج التجميلية من تأثيرات الخلايا الجذعية القلبية الوعائية الجذعية ADSC على نضج الندبة وإعادة تشكيلها.

اعتبارات الثقافة والجودة

تستخدم مزرعة خلايا الخلايا الجذعية الجذعية ADSC الموحدة وسط DMEM أو DMEM/F12 الأساسي مع مصل بقري جنيني بنسبة 10%. تعمل مكملات عامل النمو مع عامل النمو bFGF (5-10 نانوغرام/مل) على تعزيز التكاثر للتوسع على نطاق سريري. يتيح وسيط التجميد CM-1 حفظ بنوك الخلايا الجذعية الجذعية المتبرعة بالتبريد، بينما تدعم البدائل الخالية من المصل التصنيع على المستوى السريري.

تضمنمصادقة خط الخلايا وتتبع المتبرع إمكانية التتبع طوال فترة التصنيع والاستخدام السريري. يمنع اختبار الميكوبلازما التلوث الذي قد يضر بنتائج التئام الجروح. وتوفر المقايسات الوظيفية التي تؤكد القدرة على التمايز وتكوين الإفرازات مقاييس جودة تتجاوز توصيف العلامات السطحية.

الخلاصة

تُظهر الخلايا الجذعية المستمدة من الخلايا الجذعية الشحمية أنها واعدة بشكل كبير في تطبيقات التئام الجروح من خلال الجمع بين آليات التمايز والباراكرين والمعدلة للمناعة والتمايز. تدعم الأدلة السريرية السلامة والفعالية الأولية لعلاج الجروح المزمنة والحروق والجروح الجراحية. سيؤدي التحسين المستمر لطرق التوصيل ونظم الجرعات ومعايير الجودة إلى تطوير العلاج بخلايا الخلايا الجذعية الرقيقة في علاج الجروح المزمنة نحو الممارسة السريرية القياسية لمؤشرات التئام الجروح.