Mezenkimal stromal hücreler, günümüzdeki maliyetli ve zaman alıcı tedavilere karşı cazip bir alternatiftir.

Singapur-MIT Araştırma ve Teknoloji İttifakı’ndaki (SMART) Kişiselleştirilmiş İlaç Üretimi için Kritik Analitikler (CAMP) disiplinlerarası araştırma grubundan  araştırmacılar  , Singapur Ulusal Üniversitesi Doku Mühendisliği Programı’ndan işbirlikçileriyle birlikte, MSC genişlemesi sırasında askorbik asit ekleyerek mezenkimal stromal hücrelerin (MSC’ler) kıkırdak dokusu üretme yeteneğini artırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler. Araştırma ayrıca, SMART CAMP tarafından geliştirilen yeni bir süreç analitik aracı olan mikro-manyetik rezonans relaksometrinin (µMRR) MSC’lerin kaliteli genişlemesi için hızlı, etiketsiz bir süreç izleme aracı olarak kullanılabileceğini keşfetti.

Eklemlerdeki kemik uçlarını koruyan bir bağ dokusu olan eklem kıkırdağı, yaralanma, yaş veya artrit nedeniyle dejenerasyona uğrayabilir ve bu da önemli eklem ağrısına ve sakatlığa yol açabilir. Özellikle aktif ve yaşlanan bir nüfusa sahip Singapur gibi ülkelerde, eklem kıkırdağı dejenerasyonu giderek artan sayıda insanı etkileyen büyüyen bir rahatsızlıktır. Otolog kondrosit implantasyonu şu anda eklem kıkırdağı yaralanmaları için Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylanan tek hücre tabanlı tedavidir, ancak maliyetlidir, zaman alıcıdır ve birden fazla tedavi gerektirir. MSC’ler, nakil için iyi güvenlik profilleri gösterdikleri için çekici ve umut verici bir alternatiftir. Ancak, MSC’lerin klinik kullanımı, donörden donöre değişkenlik, hücre genişlemesi sırasında hücreler arasındaki çeşitlilik ve standartlaştırılmamış MSC üretim protokolleri gibi faktörlerden kaynaklanan tutarsız tedavi sonuçları nedeniyle sınırlıdır.

MSC’lerin heterojenliği, biyolojik davranışlarında ve tedavi sonuçlarında farklılıklara yol açabilir. İmplantasyon için terapötik olarak ilgili sayıda hücre elde etmek için büyük ölçekli MSC genişlemeleri gerekli olsa da, bu süreç hücre heterojenliğini ortaya çıkarabilir. Bu nedenle, hücre heterojenliğini azaltırken, daha etkili ve tutarlı MSC tabanlı tedavilerin önünü açmak için, MSC’lerin kıkırdak dokusunu onarmak için kıkırdak hücrelerine farklılaşma yeteneği olan, iyileştirilmiş kondrojenik potansiyele sahip donör hücre sayısını artırmak için iyileştirilmiş süreçler gereklidir.

Bilimsel dergi Stem Cell Research and Therapy’de yayınlanan ” MSC genişlemesini ve eklem kıkırdağı onarımı için terapötik potansiyeli iyileştirmek için metabolik modülasyon ” başlıklı bir makalede , CAMP araştırmacıları hücrelerin enerjiyi kullanma şeklini değiştirerek kaliteli MSC’lerin genişlemesini artırmak için bir hazırlama stratejisi geliştirmelerini ayrıntılı olarak açıkladılar. Araştırma bulguları, kondrojenik potansiyel ile oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) arasında pozitif bir korelasyon olduğunu göstermiştir. Bu, oksijenin indirgenmesini adenozin trifosfat oluşturmak için kullanan bir işlemdir. Bu, canlı hücrelerdeki birçok işlemi yönlendiren ve destekleyen bir enerji kaynağıdır. Bu, MSC metabolizmasını manipüle etmenin kondrojenik potansiyeli artırmak için umut verici bir strateji olduğunu göstermektedir.

Araştırmacılar, CAMP tarafından geliştirilen yeni PAT’leri kullanarak, hücrelerin hem kısa hem de uzun vadeli hasat edilmesinde ve yeniden ekilmesinde metabolik modülasyonun potansiyelini araştırdılar. Kondrojenik potansiyellerini artırmak için, glikoz, pirüvat, glutamin ve askorbik asit (AA) dahil olmak üzere besin bileşimini değiştirdiler. AA’nın OXPHOS’u ve farklılaşma sırasında kondrojenik potansiyel üzerindeki olumlu etkisini desteklediği bildirildiğinden – olgunlaşmamış hücrelerin belirli işlevlere sahip olgun hücrelere dönüştüğü bir süreç – araştırmacılar, MSC genişlemesi sırasında etkilerini daha fazla araştırdılar.

MSC genişlemesi sırasında ve farklılaşmanın başlamasından önce hücre kültürlerine bir pasaj için AA eklenmesinin, daha iyi eklem kıkırdağı onarımı için kritik bir kalite niteliği (CQA) olan kondrojenik farklılaşmayı iyileştirdiği bulundu. Daha uzun süreli AA tedavisi, tedavi edilmemiş hücrelerle karşılaştırıldığında, gelişmiş kondrojenik potansiyele sahip MSC’lerin veriminde 300 kattan fazla artışa ve hücre heterojenitesinin ve hücre senesansının azalmasına yol açtı – bir hücrenin yaşlanması ve kalıcı olarak bölünmeyi durdurması ancak ölmemesi süreci. Gelişmiş kondrojenik potansiyele sahip AA ile tedavi edilen MSC’ler, OXPHOS’a karşı metabolik profilde sağlam bir kayma gösterdi. Bu metabolik değişim, eklem kıkırdağı onarımı için MSC üretiminde uygulanabilecek yeni CQA’ları belirlemeye yardımcı olan μMRR ölçümleriyle korelasyon gösterdi.

Araştırma ayrıca CAMP tarafından geliştirilen proses analitik aracı olan mikromanyetik rezonans relaksometri (μMRR)’nin potansiyelini de göstermektedir. Mikromanyetik rezonans relaksometri (μMRR) mikroskobik ölçekte manyetik rezonans görüntüleme (MRI) kullanan minyatür bir tezgah üstü cihazdır. Başlangıçta paramagnetik hemozoin parçacıklarının varlığı nedeniyle etiketsiz bir sıtma teşhis yöntemi olarak kullanılan μMRR, araştırmada MSC’lerde yaşlanmayı tespit etmek için kullanılmıştır. Bu hızlı, etiketsiz yöntem değerlendirme için yalnızca az sayıda hücre gerektirir ve bu da MSC terapisinin kapalı sistemlerde üretilmesine olanak tanır. Bu, dış ortamdan kaynaklanan kontaminasyon risklerini azaltarak farmasötik ürünleri korumaya yönelik bir sistemdir. Aynı zamanda üretim başına sınırlı parti boyutunun aralıklı olarak izlenmesini sağlar.

“Donörden donöre çeşitlilik, popülasyon içi heterojenlik ve hücresel yaşlanma, MSC’lerin eklem kıkırdağı onarımı için standart bir bakım tedavisi olarak başarısını engellemiştir. Araştırmamız, MSC genişlemesi sırasında AA takviyesinin bu darboğazları aşabileceğini ve MSC kondrojenik potansiyelini artırabileceğini gösterdi,” diyor SMART CAMP’de kıdemli doktora sonrası araştırmacı ve makalenin ilk yazarı Ching Ann Tee.  “AA takviyesi gibi metabolik koşulları kontrol ederek, CAMP’nin µMRR gibi işlem analitik araçlarıyla birleştirildiğinde, hücre tedavisi ürünlerinin verimi ve kalitesi önemli ölçüde artırılabilir. Bu çığır açan gelişme, MSC tedavisini daha etkili ve uygulanabilir bir tedavi seçeneği haline getirmeye yardımcı olabilir ve üretim hattını iyileştirmek için standartlar sağlayabilir.”

“MSC kondrojenik potansiyelini iyileştirmek için metabolik modülasyonu kullanma yaklaşımı, kemik onarımı veya diğer kök hücre tipleri için osteojenik potansiyel gibi diğer terapötik endikasyonlar için benzer konseptlere uyarlanabilir. Bulgularımızı MSC üretim ortamlarında uygulamak, osteoartrit ve diğer eklem hastalıkları olan hastalar için önemli bir adım olabilir, çünkü tutarlı işlevselliğe sahip büyük miktarlarda yüksek kaliteli MSC’leri verimli bir şekilde üretebilir ve daha fazla hastanın tedavisini sağlayabiliriz,” diye ekliyor SMART CAMP’de baş araştırmacı, MIT’de biyoloji ve biyolojik mühendislik profesörü ve makalenin ilgili yazarı Profesör Laurie A. Boyer.

Araştırma, SMART tarafından yürütülmekte ve Singapur Ulusal Araştırma Vakfı’nın Araştırma Mükemmeliyeti ve Teknolojik Girişim Kampüsü programı kapsamında desteklenmektedir.

Kaynak ve devamını incelemek için Buraya tıklayabilirsin.