หลักการของสเต็มเซลล์มีเซนไคม์ (MSCs)
ผลของการรักษาด้วยการให้ MSC ต่อภาวะกล้ามเนื้อหัวใจผิดปกติจากโรคเบาหวาน
(a) MSC ช่วยเพิ่มการกระตุ้นการทำงานของ MMP-2 และยับยั้งการกระตุ้นการทำงานของ MMP-9 ส่งผลให้ช่วยลดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของหัวใจ (Cardiac Remodeling)
(b) MSC สามารถสร้าง VEGF, IGF-1, AM และ HGF ซึ่งช่วยกระตุ้นการสร้างกล้ามเนื้อหัวใจใหม่ (Myogenesis) และการสร้างหลอดเลือดใหม่ (Angiogenesis) ในบริเวณกล้ามเนื้อหัวใจที่ได้รับความเสียหาย
(c) ผ่านกระบวนการเปลี่ยนแปลงไปเป็นเซลล์กล้ามเนื้อหัวใจและเซลล์เยื่อบุหลอดเลือด MSC อาจช่วยปรับปรุงการไหลเวียนเลือดไปเลี้ยงกล้ามเนื้อหัวใจ (Myocardial Perfusion) และส่งเสริมการฟื้นฟูกล้ามเนื้อหัวใจ (Myocardial Regeneration)
คำย่อ
AM (อะดรีโนเมดูลิน: Adrenomedullin), HGF (Hepatocyte Growth Factor: ปัจจัยการเจริญเติบโตของเซลล์ตับ), IGF-1 (Insulin-like Growth Factor-1: ปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน-1), MMP (Matrix Metalloproteinase: เมทริกซ์เมทัลโลโปรตีเนส), MSC (Mesenchymal Stem Cells: เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์), VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor: ปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด)
ผลของการรักษาด้วย MSC สำหรับภาวะเส้นประสาทหลายเส้นผิดปกติจากโรคเบาหวาน
หลังการฉีดเข้ากล้ามเนื้อเป็นเวลา 4 สัปดาห์ MSC จะเข้าไปสะสมบริเวณช่องว่างระหว่างเส้นใยกล้ามเนื้อผ่านการสร้าง bFGF และ VEGF ซึ่งช่วยกระตุ้นการสร้างหลอดเลือดใหม่ (Angiogenesis) และสนับสนุนการฟื้นฟูของเซลล์ประสาท อันอาจนำไปสู่การปรับปรุงภาวะเส้นประสาทหลายเส้นผิดปกติจากโรคเบาหวาน
คำย่อ
bFGF (Basic Fibroblast Growth Factor: ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์พื้นฐาน), MSC (Mesenchymal Stem Cells: สเต็มเซลล์มีเซนไคม์), VEGF (Vascular Endothelial Growth Factor: ปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด)
การให้เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ (MSC) เข้าสู่ร่างกายโดยรวม (Systemic Administration)
การให้สเต็มเซลล์มีเซนไคม์ (MSC) เข้าสู่ร่างกายโดยรวม สามารถกระตุ้นให้เกิดผลทางชีวภาพผ่านกลไกที่มีเซลล์เป็นตัวกลาง โดยเกิดทั้งผลทางระบบจากการหลั่งสาร (Endocrine Effect) และผลเฉพาะบริเวณใกล้เคียง (Paracrine Effect)
1. ปัจจัยการเจริญเติบโตและสารสื่อสัญญาณต่าง ๆ: ปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด (VEGF), ปัจจัยการเจริญเติบโตคล้ายอินซูลิน-1 (IGF-1), โปรตีนดึงดูดเซลล์โมโนไซต์ชนิดที่ 1 (MCP-1), ปัจจัยการเจริญเติบโตของไฟโบรบลาสต์พื้นฐาน (bFGF), อินเตอร์ลิวคิน-6 (IL-6)
2. การเพิ่มจำนวนและการแยกตัวของสเต็มเซลล์: ปัจจัยกระตุ้นสเต็มเซลล์ (SCF), ปัจจัยยับยั้งมะเร็งเม็ดเลือดขาว (LIF), ปัจจัยกระตุ้นการสร้างโคโลนีของแมคโครฟาจ (M-CSF), ปัจจัยที่ได้จากเซลล์สโตรมา-1 (SDF-1), แองจิโอโพอิติน-1 (Angiopoietin-1), แอคติวิน เอ (Activin A)
3. การยับยั้งการเกิดพังผืด: ปัจจัยการเจริญเติบโตของเซลล์ตับ (HGF), bFGF, อะดรีโนเมดูลิน (ADM)
4. การยับยั้งการตายของเซลล์ (Apoptosis):
VEGF, HGF, IGF-1, ทรานส์ฟอร์มิงโกรทแฟคเตอร์-เบตา (TGF-β), bFGF, แกรนูโลไซต์-แมคโครฟาจโคโลนีสติมูเลติงแฟคเตอร์ (GM-CSF), แอคติวิน A, ทรอมโบสปอนดิน-1 (Thrombospondin-1)
ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมภูมิคุ้มกัน ได้แก่ (5-8):
5. การยับยั้งเซลล์ T และ B:
แอนติเจนเม็ดเลือดขาวของมนุษย์ G5 (HLA-G5), HGF, เอนไซม์ไนตริกออกไซด์ซินเทสชนิดเหนี่ยวนำ (iNOS), อินโดลามีน 2,3-ไดออกซิเจเนส (IDO), โพรสตาแกลนดิน E2 (PGE2), bFGF, TGF-β
6. การกระตุ้นการแบ่งตัวและเพิ่มจำนวนของเซลล์ทีควบคุม (Tregs):
ผ่านการแสดงออกของ TGF-β
7. การยับยั้งเซลล์นักฆ่าตามธรรมชาติ (NK Cells): ผ่านการหลั่ง IDO, PGE2 และ TGF-β
8. การยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์เดนไดรต์ (Dendritic Cells: DC): ผ่านการหลั่ง PGE2
รูป “Stem Cell Res Ther” ได้รับการนำมาจัดทำซ้ำโดย Carrión และ Figueroa เผยแพร่เมื่อวันที่ 11 พฤษภาคม 2011; 2(3):23
หมายเหตุ:
ลูกศรสีแดง หมายถึง การกระตุ้น
ลูกศรสีดำ หมายถึง การยับยั้ง
ลูกศรที่ไม่มีหัวลูกศร หมายถึง การยับยั้งโดยตรง
คำย่อ
iDC (Immature Dendritic Cells: เซลล์เดนไดรต์ที่ยังไม่เจริญเต็มที่), IL (Interleukin: อินเตอร์ลิวคิน), HGF (Hepatocyte Growth Factor: ปัจจัยการเจริญเติบโตของเซลล์ตับ), TGF-β (Transforming Growth Factor-β: ทรานส์ฟอร์มิงโกรทแฟคเตอร์-เบตา), PGE-2 (Prostaglandin E2: โพรสตาแกลนดิน E2), IDO (Indoleamine 2,3-Dioxygenase: อินโดลามีน 2,3-ไดออกซิเจเนส), NO (Nitric Oxide: ไนตริกออกไซด์), PD-L1 (Programmed Death-Ligand 1: ลิแกนด์โปรแกรมการตายของเซลล์ 1), hMSC (Human Mesenchymal Stem Cells: สเต็มเซลล์มีเซนไคม์ของมนุษย์), Treg (Regulatory T Cells: เซลล์ทีควบคุม), Th (T Helper Cells: เซลล์ทีช่วย), CTL (Cytotoxic T Cells: เซลล์ทีทำลายเซลล์), mDC (Mature Dendritic Cells: เซลล์เดนไดรต์ที่เจริญเต็มที่), PD-1 (Programmed Cell Death Protein 1: โปรตีนการตายของเซลล์แบบโปรแกรม 1), PMN (Polymorphonuclear Leukocytes: เม็ดเลือดขาวชนิดหลายแฉกนิวเคลียส), NK (Natural Killer Cells: เซลล์นักฆ่าตามธรรมชาติ)
ภาพ SPECT/CT แสดงการสะสมของ MSC บริเวณหัวใจในสัตว์ทดลอง
เป็นภาพแสดงระนาบแนวซาจิตตัล (ด้านซ้าย) และระนาบแนวโคโรนัล (ด้านขวา) ของภาพ SPECT/CT แบบผสาน ในวันที่ 1 (a), วันที่ 2 (b) และวันที่ 7 (c) หลังการให้ MSC ในช่วงเวลาการถ่ายภาพครั้งสุดท้าย (วันที่ 5–8) บริเวณส่วนปลายด้านหน้า (apical region) ที่มีการสะสมของ MSC (ลูกศร) แสดงอยู่ในภาพโครงสร้างแนวโคโรนัลของสัตว์ทดลองตัวแทน 3 ตัว
การกระจายตัวบริเวณปลายด้านหน้าที่อยู่ด้านหน้าของตำแหน่งดังกล่าวยังคงพบได้โดยไม่ขึ้นกับว่าจะสังเกตพบจุดสะสมเฉพาะที่ในระยะแรก (initial focal hot spot) หรือไม่ (พบเฉพาะลูกศรสีเหลืองในภาพ f)
ลักษณะเฉพาะของสเต็มเซลล์มีเซนไคม์จากไขกระดูกที่แยกได้
เซลล์ถูกเพาะเลี้ยงจากไขกระดูกหลังผ่านกระบวนการแยกตามความหนาแน่น (Density Gradient Separation) โดยแสดงภาพที่ (A) หลังการเพาะเลี้ยง 48 ชั่วโมง และภาพที่ (B) หลังการเพาะเลี้ยง 10 วันหลังจากการเพาะลงบนจานเลี้ยงเซลล์ (Plating) (C) การวิเคราะห์ด้วยวิธีโฟลว์ไซโตเมทรี (Flow Cytometry) แสดงให้เห็นถึงการเพิ่มความเข้มข้นของเซลล์ที่เพาะเลี้ยงเหล่านี้
ผลการวิเคราะห์ได้จากการใช้แอนติบอดี SH2 และ SH3 ซึ่งสร้างขึ้นเพื่อตรวจจับเครื่องหมายบนผิวเซลล์ (Surface Markers) โดยเก็บข้อมูลในวันที่ 2, วันที่ 5 และวันที่ 14 ของการเพาะเลี้ยง (11)
ในวันที่ 14 เซลล์มีความเป็นเนื้อเดียวกันอยู่ที่ 95–99% และไม่แสดงปฏิกิริยาต่อแอนติเจนที่พบได้ทั่วไปในเซลล์สายเลือด (Hematopoietic Cells) ได้แก่ CD14, CD34 (Becton-Dickinson) หรือ CD45 (Pharmingen) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเซลล์ดังกล่าวไม่ใช่เซลล์จากสายเลือด (D) ความเป็นเนื้อเดียวกันและความสามารถในการทำซ้ำของกระบวนการแยกเซลล์ได้รับการยืนยันด้วยการวิเคราะห์ด้วยวิธีโฟลว์ไซโตเมทรี (Flow Cytometry)
