Ludzkie komórki macierzyste. Czy możemy wykorzystywać je bezpiecznie w kosmetologii?

Komórki macierzyste pochodzenia ludzkiego to od lat temat, który wzbudza wiele kontrowersji. Dla wielu wykorzystywanie ich jest nieetyczne i niebezpieczne. Jednak nowoczesna nauka niesie wiele rozwiązań, które stanowią ciekawe rozwiązania w terapii komórkami macierzystymi. Nie wykorzystuje się bowiem komórek embrionalnych, ale dojrzałe. Wiele produktów dostępnych na rynku zawiera nie same komórki macierzyste, a egzosomy z nich pozyskiwane. Do terapii molekułami komórek macierzystych wykorzystujemy komórki macierzyste skóry, tkanki tłuszczowej oraz kości. Mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) stopniowo stały się jednym z najbardziej obiecujących narzędzi terapii komórkowej. Dlaczego? Ze względu na ich stosunkowo prostą procedurę izolacji, potencjał samoodnawiania i ekspansji, niską immunogenność, multipotencję i wydzielanie mediatorów, które wspierają odnowę lub substytucję tkanki.

Egzosomy komórek macierzystych

Egzosomy to mikrokapsułki zbudowane z dwuwarstwy lipidowej, posiadające możliwość zapakowania w nie składników aktywnych o różnej sile i skutku działania. Jednak do uzyskania odpowiedniego efektu klinicznego nie jest to konieczne, bowiem same niosą ze sobą szereg substancji „programujących” komórkę do samoregeneracji. Są to takie składniki jak: chaperony, miRNA, proteasomy, cytokiny, czynniki wzrostu. Egzosomy swój początek mają w komórce macierzystej i powstają na zasadzie endocytozy i egzocytozy. Do pozyskania egzosomów stymuluje się komórki macierzyste skóry właściwej i tkanki podskórnej. Uzyskujemy w ten sposób bezpieczny produkt objęty szeregiem badań, testów in vitro oraz in vivo. Jeden egzosom zawiera około 2000 peptydów wpływających na regenerację i odbudowę tkankową. Zgromadzone dowody wskazują i potwierdzają, że egzosomy pochodzące z komórek macierzystych przenoszą białka, mRNA / mikroRNA (miRNA), a nawet cząsteczki DNA z komórki do komórki za pośrednictwem sygnalizacji parakrynnej lub hormonalnej.

Technologicznie wykorzystuje się różne systemy stymulacji, o różnym czasie przebiegu. Przegląd metodyki i badania kliniczne przeprowadzone na egzosomach różnych komórek macierzystych wykazały, że do uzyskania odpowiedniego składu “cargo” należy wykorzystać technologie o długim czasie stymulacji komórkowej. W efekcie daje to rezultat uformowania pełnych struktur i wiązań białkowych, co za tym idzie lepszą skuteczność kliniczną. Jeśli chodzi o techniki izolacji egzosomów, opracowano lub obecnie opracowuje się szereg nowych technik, w tym techniki izolacji oparte na ultrawirowaniu, techniki oparte na wielkości, techniki wytrącania, techniki oparte na wychwytywaniu immunopowinowactwa i niektóre nowatorskie techniki skojarzone. Metody te można podzielić ze względu na różnice w odzysku i swoistości, od niskiego do wysokiego w każdym wymiarze. Analiza NanoSight wykazała, że ​​rozmiary egzosomów wstępnie uwarunkowanych hipoksją wahały się od 20 do 300 nm przy średniej wielkości 90 nm. Biogeneza egzosomów jest skomplikowana i ściśle regulowana, obejmuje wiele czynników i cząsteczek sygnałowych, takich jak tetraspaniny, ceramidy i kompleks endosomalny sortujący odpowiedzialny za transport (ESCRT).

Mezenchymalne komórki macierzyste tkanki podskórnej

Komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej (ADSC) to komórki mezenchymalne ze zdolnością do samoodnawiania i różnicowania multipotencjalnego. Ta multipotencjalność pozwala im stać się adipocytami, chondrocytami, miocytami, osteoblastami i neurocytami wśród innych linii komórkowych. Komórki, które pochodzą z fragmentów zrębu i naczyń krwionośnych tkanki tłuszczowej, wykazały wartość w zastosowaniu klinicznym. Są zdolne do różnicowania się w różne linie komórkowe i wydzielania wysokich poziomów białek, które działają w immunoregulacji, angiogenezie, rewaskularyzacji, gojeniu się ran skóry i regeneracji tkanek. Egzosomy komórek macierzystych tkanki tłuszczowej zarówno w środowisku normoksycznym, jak i hipoksycznym, zostały z powodzeniem wyizolowane in vitro. Egzosomy komórek macierzystych tkanki tłuszczowej mogą być pobierane i internalizowane przez fibroblasty w celu stymulowania migracji komórek, proliferacji i syntezy kolagenu w sposób zależny od dawki, przy zwiększonej ekspresji genów N-kadheryny, cykliny-1, PCNA i kolagenu I, III. Analiza histologiczna wykazała zwiększoną produkcję kolagenu I i III we wczesnym stadium gojenia się ran, podczas gdy w późnym stadium egzosomy mogą hamować ekspresję kolagenu, aby zmniejszyć tworzenie się blizn.

Komórki macierzyste szpiku kostnego

Szpik kostny składa się z dwóch oddzielnych i odrębnych komórek macierzystych. Hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC) są odpowiedzialne za produkcję i utrzymanie wszystkich dojrzałych krwinek. Mezenchymalne komórki macierzyste stanowią zrąb szpiku kostnego. Hematopoetyczne komórki macierzyste mogą odtworzyć całą krążącą populację HC. Mezenchymalne komórki macierzyste mogą różnicować się, tworząc osteocyty, chondrocyty, adipocyty i fibroblasty. Oba typy komórek macierzystych zachowują wysoki stopień plastyczności i są zdolne do wnoszenia wkładu w regeneracyjne komórki progenitorowe do tkanek krwiotwórczych i niehematopoetycznych, w tym skóry. Podczas gojenia się ran skórnych komórki pochodzące ze szpiku kostnego różnicują się w fibrocyty, podgrupę fibroblastów prezentujących antygen CD45 + . Komórki pochodzące ze szpiku kostnego również różnicują się w komórki progenitorowe śródbłonka CD34 +, które, jak wykazano, tworzą kanały naczyniowe w niedokrwionych tkankach oraz w pierwszym tygodniu gojenia się rany. Nie jest jasne, czy te śródbłonkowe komórki progenitorowe pozostają w zagojonej ranie, ponieważ regresja naczyniowa występuje w późniejszych fazach przebudowy rany.

Komórki macierzyste skóry

Naskórek składa się z naskórka między folikularnego (IFE) prowadzącego do lejka gruczołu łojowego i zawiera przydatki, w tym mieszki włosowe (HF), gruczoły łojowe (SG) i gruczoły potowe. Każdy przedział ma własne wyspecjalizowane komórki macierzyste, zdolne do niezależnego utrzymania wzrostu tkanki. Specyficzne mikrośrodowisko, w którym przebywają komórki macierzyste skóry, nazywa się niszą, która składa się z różnych typów komórek i jest ważna dla modulowania aktywności komórek macierzystych poprzez kontakt z komórką, składniki macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) i czynniki wzrostu. W skórze zidentyfikowano trzy odrębne nisze komórek macierzystych, w tym podstawową warstwę naskórka, obszar wybrzuszenia HF (odrębny region u myszy, ale nie u ludzi) i podstawę trzonu SG. Komórki macierzyste skóry, które znajdują się w różnych niszach, mają własne markery i funkcje .

Komórki macierzyste naskórka między folikularnego znajdują się w warstwie podstawnej tego naskórka i dają początek zróżnicowanym komórkom. Komórki macierzyste naskórka między folikularnego wyrażają wysokie poziomy integryn β1 i α6, i domen podobnych do immunoglobulin (LRIG) 1 oraz proteoglikanu, siarczanu chondroityny związanego z czerniakiem. Komórki macierzyste naskórka między folikularnego nie tylko uzupełniają warstwę podstawną, ale także powodują powstanie nieproliferacyjnych, aktywnych transkrypcyjnie warstw: kolczysej i ziarnistej, a wreszcie zewnętrznych warstw końcowo zróżnicowanej warstwy rogowej.

Komórki macierzyste mieszków włosowych znajdują się w stałej części pęcherzyka zwanej wybrzuszeniem i posiadają specyficzne markery, takie jak CD34, keratynę (KRT) 15/19, białko G bogate w leucynę, receptor sprzężony (LGR) 5 [22], SRY-box (SOX) 9 i czynnik transkrypcji (TCF) 3. Oprócz komórek macierzystych naskórka między folikularnego i komórek macierzystych mieszków włosowych, inne populacje komórek macierzystych są zlokalizowane w różnych przydatkach skóry. Na przykład lejkowate komórki macierzyste, wyrażające LRIG1 znajdują się w górnej części ujścia gruczołu łojowego. Komórki macierzyste ujścia gruczołu łojowego są zlokalizowane przy wejściu do gruczołu i są zdolne do ekspresji białka wiążącego GATA (GATA) 6. Komórki te dają początek całemu gruczołowi łojowemu i jego ujściu. Wszystkie pule komórek macierzystych skóry przyczyniają się do homeostazy naskórka i gojenia się ran.