Streszczenie

Inżynieria tkankowa to dziedzina interdyscyplinarna, której metody stwarzają nowe możliwo­ści regeneracji chorych i uszkodzonych tkanek, wykorzystując przy tym wiele różnych typów komórek, w tym komórki macierzyste. W inżynierii tkankowej i medycynie regeneracyjnej naj­większym zainteresowaniem cieszą się somatyczne komórki macierzyste, spośród których naj­więcej uwagi poświęca się mezenchymalnym komórkom macierzystym – MSC (mesenchymal stem cells) wyizolowanym ze szpiku kostnego. Mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kostnego są potencjalnym źródłem komórek progenitorowych dla osteoblastów, chondroblastów, adipocytów, mięśni szkieletowych i kardiomiocytów. Wykazano także, iż komórki te mogą róż­nicować się w komórki linii ekto- i endodermalnej np. komórki neuronalne, komórki gleju, ke­ratynocyty i hepatocyty. Dostępność autologicznych komórek MSC, ich potencjał proliferacyjny oraz zdolność do wielokierunkowego różnicowania czynią je doskonałym narzędziem inżynie­rii tkankowej i medycyny regeneracyjnej. Celem pracy jest przedstawienie charakterystyki i wy­branych właściwości biologicznych mezenchymalnych komórek macierzystych izolowanych ze szpiku kostnego.

Słowa kluczowe:mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kostnego • inżynieria tkankowa • medycyna regeneracyjna

Summary

Tissue engineering is an interdisciplinary field that offers new opportunities for regeneration of diseased and damaged tissue with the use of many different cell types,including adult stem cells. In tissue engineering and regenerative medicine the most popular are mesenchymal stem cells (MSCs) isolated from bone marrow. Bone marrow mesenchymal stem cells are a potential source of progenitor cells for osteoblasts, chondroblasts, adipocytes, skeletal muscles and cardiomyocy­tes. It has also been shown that these cells can differentiate into ecto- and endodermal cells, e.g. neuronal cells, glial cells, keratinocytes and hepatocytes. The availability of autologous MSCs, their proliferative potential and multilineage differentiation capacity make them an excellent tool for tissue engineering and regenerative medicine. The aim of this publication is to present cha­racteristic and biological properties of mesenchymal stem cells isolated from bone marrow.

Key words:bone marrow mesenchymal stem cells • tissue engineering • regenerative medicine

Wstęp

„Inżynieria tkankowa to interdyscyplinarna dziedzina, któ­ra stosuje zasady rządzące inżynierią i hodowlą komórek w celu wytworzenia biologicznych materiałów zastępczych, mogących odbudować, utrzymać lub poprawić funkcję tka­nek” [44]. Metody inżynierii tkankowej stwarzają nowe moż­liwości regeneracji chorych i uszkodzonych tkanek, znajdu­jąc tym samym coraz szersze zastosowanie w medycynie. Inżynieria tkankowa zajmuje trzecie miejsce wśród dyscy­plin zajmujących się regeneracją tkanek, po transplantacji narządów i chirurgii plastycznej. Przeszczepianie wyhodo­wanych in vitro struktur tkankowopodobnych nie stwarza tylu problemów klinicznych, ile przeszczepianie narządów pobranych od dawców zmarłych bądź żywych. Nie wyma­ga stosowania w większości przypadków leków immuno­supresyjnych, bowiem przeszczepiona tkanka najczęściej pochodzi z hodowanych komórek autologicznych [74].

W inżynierii tkankowej wykorzystuje się wiele różnych ty­pów komórek, obecnie jednak najwięcej uwagi poświęca się komórkom macierzystym. Komórki macierzyste defi­niuje się jako nisko zróżnicowane, zdolne do samoodnowy i różnicowania się w jeden lub więcej typów wyspecjalizo­wanych komórek [66,69]. Klasyfikacja komórek macierzy­stych opiera się na ich potencjale do różnicowania w inne komórki, tkanki, narządy czy też cały organizm.

Totipotencjalne komórki macierzyste mogą dać początek całemu organizmowi, pluripotencjalne mogą różnicować się w każdy typ komórki; nie są jednak w stanie wytwo­rzyć łożyska i całego organizmu. Multipotencjalne komór­ki macierzyste to takie, które różnicują się w różne typy komórek, na ogół pochodzące z jednego listka zarodko­wego, a unipotencjalne tylko w jeden typ komórki [49].

W inżynierii tkankowej i medycynie regeneracyjnej, inter­dyscyplinarnej dziedzinie wspomagającej procesy gojenia i naprawy tkanek, największym zainteresowaniem cieszą się mezenchymalne komórki macierzyste – MSC (mesen­chymal stem cells) wyizolowane ze szpiku kostnego [16].

Dostępność autologicznych komórek, potencjał prolife­racyjny, zdolność do wielokierunkowego różnicowania i względy etyczne są decydującymi czynnikami odgry­wającymi rolę przy wyborze odpowiedniego typu komó­rek do badań i leczenia.

Szpik kostny źródłem komórek macierzystych

Źródeł i typów komórek wykorzystywanych do regenera­cji tkanek i narządów jest wiele. Są to dojrzałe zróżnico­wane komórki, swoiste tkankowo komórki progenitorowe, w różnym stopniu zróżnicowane komórki macierzyste oraz potencjalnie embrionalne komórki macierzyste i induko­wane pluripotencjalne komórki macierzyste.

Szpik kostny jest heterogennym środowiskiem komórko­wym składającym się z hematopoetycznych i niehema­topoetycznych komórek macierzystych [69]. Grupa nie­hematopoetycznych komórek macierzystych jest również heterogenna. Oprócz mezenchymalnych komórek ma­cierzystych (MSC) podejrzewa się istnienie w szpiku kostnym progenitorowych komórek endotelialnych, mul­tipotencjalnych komórek progenitorowych dorosłego or­ganizmu MAPCs (multipotential adult progenitor cells) i bardzo małych embrionalnopodobnych komórek macie­rzystych VSEL (very small embryonic-like stem cells) [63]. Mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kostnego są potencjalnym źródłem komórek progenitorowych dla oste­oblastów, chondroblastów, adipocytów, mięśni szkieleto­wych i kardiomiocytów [9,11,12,15,33]. Wykazano także, iż komórki te mogą różnicować się w komórki linii ekto- i endodermalnej np. komórki neuronalne, komórki gleju, keratynocyty i hepatocyty [5,11,18].

Przeszczepy szpiku kostnego są od wielu lat skuteczną metodą leczenia m.in. indukowanej aplazji szpiku po che­mioterapii oraz zespołów mielodysplastycznych, a proces izolowania komórek odbywa się bez większych trudności. Dlatego też szpik kostny jest szczególnie dobrym źródłem komórek do potencjalnego stosowania w leczeniu wielu in­nych chorób [51,77].

Izolacja, proliferacja i molekularna charakterystyka mezenchymalnych komórek macierzystych

Obecność niehematopoetycznych komórek macierzystych w szpiku kostnym została zasugerowana przez niemieckie­go patologa Josepha Cohnheima przed 130 laty. Niezbitych dowodów na to, iż szpik kostny zawiera komórki zdolne do różnicowania się w fibroblasty i inne komórki pocho­dzące ze środkowego listka zarodkowego dostarczyła pra­ca Friedensteina i wsp. [26].

Termin „mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kost­nego” (MSC) jest powszechnie używany do opisywania ro­snących w warstwie (adherentnych) komórek izolowanych ze szpiku kostnego, które wykazują ekspresję m.in. takich antygenów, jak: CD73, CD90 i CD105 oraz nie wykazują ekspresji antygenów hematopoetycznych. Cechą tych ko­mórek jest zdolność do różnicowania się in vitro w oste­oblasty, adipocyty i chondrocyty [35,84]. Termin ten zo­stał spopularyzowany przez Caplana, który po raz pierwszy opisał izolację mezenchymalnych komórek macierzystych z hodowanej in vitro całej frakcji szpiku kostnego [8].

Źródła mezenchymalnych komórek macierzystych oraz metody ich izolacji

Mezenchymalne komórki macierzyste izoluje się z podścieli­ska szpiku kostnego, a ich odsetek stanowi 0,01-0,0001% jed­nojądrzastych komórek szpiku i zmniejsza się wraz z wiekiem [1,15,18,33]. Największa liczba mezenchymalnych komórek macierzystych szpiku występuje u noworodków, a u doro­słych powyżej 80 roku życia obniża się o połowę [3,22,81].

Szpik kostny jest najczęściej badanym i wykorzystywanym źródłem mezenchymalnych komórek macierzystych, aczkol­wiek komórki o podobnej morfologii i charakterystyce wy­izolowano również z krwi obwodowej, tkanki tłuszczowej, skóry, kości beleczkowatej, krwi płodowej, a także z płuc, wątroby, krwi pępowinowej i łożyska [33,48]. Najlepiej po­znanymi są ludzkie MSC, jednakże komórki te zidentyfiko­wano również u myszy, świnki morskiej, królika, psa, świ­ni i szczura [84]. Opracowano wiele metod izolacji, jednak najczęściej wykorzystuje się właściwości adherentne komó­rek macierzystych szpiku w odróżnieniu od komórek hema­topoetycznych, które usuwane są wraz z kolejnymi zmiana­mi pożywki hodowlanej. Komórki, które ulegają adhezji do powierzchni naczynia hodowlanego wykazują fibroblasto­podobną morfologię i rozwijają się w symetryczne kolonie.

Charakterystyka wzrostu mezenchymalnych komórek macierzystych

Początkowe zagęszczenie hodowli ma duży wpływ nie tylko na wzrost MSC, ale także na ich morfologię [78]. Wzrost mezenchymalnych komórek macierzystych w wa­runkach in vitro charakteryzuje się na podstawie występo­wania trzech faz: fazy początkowej (lag), która trwa 3-4 dni, fazy gwałtownego wzrostu (log) i fazy stałego wzro­stu (plateau) [6,14]. Mezenchymalne komórki macierzy­ste in vitro mogą być pasażowane ograniczoną liczbę razy (około 8-15 pasaży), co odpowiada 25-40-krotnym po­dwojeniu populacji, po czym starzeją się i przestają proli­ferować [84]. Uważa się, że ograniczona długość życia me­zenchymalnych komórek macierzystych w hodowli in vitro wynika, podobnie jak w przypadku komórek zróżnicowa­nych, z braku aktywności telomerazy [80]. Manipulacje genetyczne pozwalające na zachowanie długoterminowej hodowli komórek MSC polegają na wprowadzeniu genu odwrotnej transkryptazy i uzyskaniu reekspresji ludzkiej telomerazy (hTERT). Podkreślić należy jednak, że długo­terminowa hodowla unieśmiertelnionych mezenchymalnych komórek macierzystych może prowadzić do nowotworze­nia. Odkrycie macierzystych komórek nowotworowych po­zwala sądzić, iż genezą powstawania nowotworów może być niekontrolowana proliferacja komórek macierzystych w zróżnicowanych tkankach [10,69,76].

Jednak badania cyklu komórkowego MSC wskazują, iż naj­wyżej około 10% populacji komórek znajduje się w fazie S, G2 i M, a ogromna większość pozostaje w fazie G0/G1 cyklu komórkowego [13]. Prawidłowy kariotyp komórek macierzystych jest stabilny nawet po 12 pasażu [58].

Podziały komórek macierzystych

Komórki macierzyste podlegają podziałom symetrycz­nym i asymetrycznym. Podział symetryczny prowadzi do powstania dwóch identycznych komórek potomnych. Powstałe komórki mogą pozostać komórkami macierzy­stymi, albo przekształcają się w komórki różnicujące się, co zmniejsza pulę komórek macierzystych o określonym stopniu zróżnicowania. Powszechnie przyjętą teorią jest teoria podziałów asymetrycznych, które umożliwiają za­chowanie stałej liczby komórek macierzystych. Po podzia­le jedna z komórek potomnych pozostaje w niszy komórek macierzystych, a druga ulega różnicowaniu [52]. Inną teo­rią podziału komórek macierzystych zaproponowaną po­nad 50 lat temu jest selekcja klonalna, która zakłada stałe uwalnianie komórek macierzystych, które następnie ule­gają podziałom symetrycznym i różnicowaniu się [36].

Fenotyp mezenchymalnych komórek macierzystych

Ekspresja genów w wyizolowanych ze szpiku kostnego me­zenchymalnych komórkach macierzystych oraz fenotyp tych komórek zmienia się w trakcie trwania hodowli w wa­runkach in vitro. Dotąd nie zidentyfikowano uniwersalnego i swoistego antygenu charakterystycznego dla mezenchymal­nych komórek macierzystych. Dlatego też fenotyp komórek opisywany jest na podstawie ekspresji wielu markerów po­wierzchniowych. Komórki mezenchymalne nie mają na swo­jej powierzchni hematopoetycznych i endotelialnych marke­rów, takich jak CD11b, CD14, CD31, CD 34, CD45 [1,84]. Są charakteryzowane jako niehematopoetyczne, które mogą być identyfikowane przez następujące antygeny: CD44, SH-4 (CD73), CD90, SH-2 (CD105), CD117 (c-kit), SH-3 (CD166) i STRO-1 [1,84]. Molekularną charakterystykę mezenchy­malnych komórek macierzystych przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Wybrane cechy mezenchymalnych komórek macierzystych szpiku kostnego: ekspresja antygenów, receptorów cytokin, cząsteczek adhezyjnych, produkty cytokin i cząsteczek macierzy [50,60,73]

Wyniki wielu doświadczeń wskazują na konieczność sto­sowania kombinacji kilku markerów w celu izolacji czystej populacji multipotencjalnych MSC. Proponuje się zastoso­wanie zestawu następujących znaczników: CD105 i CD73, CD166 i CD105 oraz STRO-1, Thy-1, CD49, CD10 i CD146 [3]. Ekspresja niektórych markerów może się zmieniać w wa­runkach hodowli in vitro, w odpowiedzi na różne warunki hodowli, w tym liczbę pasaży. Przykładem antygenu, któ­ry jest nieobecny na MSC uzyskanych z hodowli in vitro, ale który ulega ekspresji na płodowych MSC pochodzących z płuc, jest CD34 [3,17,81]. Wskazuje to możliwość zmiany ekspresji różnych antygenów w czasie dojrzewania mezen­chymalnych komórek macierzystych, co dodatkowo utrud­nia ich identyfikację i utrzymanie jednorodnych hodowli.

Biologiczne funkcje oraz nisza mezenchymalnych komórek macierzystych

Wśród wielu biologicznych funkcji mezenchymalnych ko­mórek macierzystych szpiku kostnego na uwagę zasługuje immunomodulujący mechanizm działania tych komórek. Są one zdolne do hamowania proliferacji limfocytów cy­totoksycznych oraz komórek NK [11,56]. MSC wykazują ekspresję MHC I klasy, nie wykazują ekspresji MHC II klasy, a także nie mają receptorów kostymulujących CD80 i CD86, niemogąc tym samym pełnić funkcji komórek pre­zentujących antygen [3,5,9,22,34]. Dokładny mechanizm leżący u podstaw modulowania odpowiedzi immunolo­gicznej przez MSC nie został dostatecznie wyjaśniony.

Niewiele wiadomo również o umiejscowieniu i naturze niezróżnicowanych multipotencjalnych mezenchymalnych komórek macierzystych. Komórki te identyfikuje się w wie­lu tkankach w specjalnych przestrzeniach zwanych „nisza­mi komórek macierzystych”, które stanowią ich rezerwuar. Komórki macierzyste pozostają nieaktywne mitotycznie, zdolne do proliferacji pod wpływem urazu, choroby czy skutków starzenia [58]. Ulegają także cyklicznym podzia­łom w warunkach fizjologicznych. Hipotezę o istnieniu ni­szy komórek macierzystych szpiku kostnego po raz pierw­szy zaproponował Shofield [71]. Badania anatomicznego rozmieszczenia MSC wewnątrz szpiku kostnego dowio­dły, iż komórki są umiejscowione w bliskim sąsiedztwie śródkostnej [3]. Nie wyjaśniono także w jaki sposób me­zenchymalne komórki macierzyste pozostają w stanie nie­zróżnicowanym. Wiele wyników badań wskazuje na to, że m.in. szlak sygnałowy Wnt/β-katenina decyduje o tym, czy komórki pozostaną niezróżnicowane, czy zaczną się różnicować [67].

Plastyczność komórek macierzystych

Jednym z najbardziej kontrowersyjnych a zarazem niezwy­kle ciekawych zagadnień jest plastyczność komórek macie­rzystych [39]. Dyskusja nad pojęciem plastyczności ma dłu­gą historię, zwłaszcza w biologii ewolucyjnej. Odkrycie, iż komórki macierzyste mogą różnicować się zarówno w ko­mórki charakterystyczne dla tkanki, w obrębie której się znajdują, jak i w inne rodzaje komórek, zrodziło potrzebę wyjaśnienia tych zjawisk [53]. Plastyczność jest to zdol­ność komórek macierzystych do przekroczenia bariery jej pochodzenia z określonego listka zarodkowego i przyjęcie fenotypu komórki innej tkanki lub innego listka zarodkowe­go. Innymi słowy plastyczność można określić jako niesta­bilność fenotypową komórki [85]. W takim ujęciu defini­cja plastyczności obejmuje prawdopodobnie takie procesy jak odróżnicowanie (dedyferencjację), przeróżnicowanie (transdyferencjację), fuzję komórek, metaplazję oraz wę­drówkę komórek pluripotencjalnych [21,70,72,75]. Z po­wodu braku ściśle zdefiniowanych markerów swoistych dla danego typu komórki czy stopnia jej zróżnicowania, nie udowodniono, które z wyżej wymienionych zjawisk wy­jaśnia pojęcie plastyczności i czy wszystkie one składają się na zjawisko plastyczności.

Mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kostnego ulegają typowemu różnicowaniu w komórki pochodzenia mezodermalnego: osteocyty, adipocyty i chondrocyty oraz komórki mięśniowe [12,22,47,64]. Wykazano również, iż mogą różnicować się in vitro w kardiomiocyty, a także w komórki linii niemezodermalnej, takie jak hepatocyty, komórki wytwarzające insulinę, keratynocyty, komórki na­błonka jelitowego i neurony [45,51]. Mechanizmy prowa­dzące do tak szerokich możliwości różnicowania się MSC są słabo poznane i dlatego obserwacje te są źródłem wie­lu kontrowersji.

Transdyferencjacja jest powszechnie używanym terminem opisującym zmiany fenotypowe komórek. Często obserwo­wanym w klinice obrazem transdyferencjacji jest metapla­zja [7]. Metaplazja oznacza zmianę jednego typu komórki (bądź tkanki) w inny [24]. Opierając się na takiej definicji metaplazji, a tym samym i transdyferencjacji, można zary­zykować stwierdzenie, iż komórka macierzysta danej tkan­ki może się przekształcić w tej tkance w różne inne typy komórek. Transdyferencjacja i metaplazja związane są ze zmianą profilu ekspresji genów, a co za tym idzie, ze zmia­nami morfologicznymi i czynnościowymi komórek [24]. Na poziomie molekularnym wynika to najprawdopodobniej ze zmiany ekspresji głównych genów (tzw. „master switch genes”), które kontrolują różnicowanie komórek w czasie procesów rozwojowych [70]. Jednym z pierwszych, który określił pojęcie transdyferencjacji był Okada, który zdefi­niował je jako przeprogramowanie komórki zróżnicowanej w inną komórkę zróżnicowaną pochodzącą z odmiennego listka zarodkowego [54]. Nie wiadomo, czy transdyferen­cjacja dotyczy tak wąskiej grupy zjawisk, czy też można ją rozszerzyć do przeprogramowania w obrębie jednego listka zarodkowego. Obecnie uważa się, iż termin ten jest bardziej ogólny i dotyczy również plastyczności komórek macierzystych. Opisuje on przemianę jednego typu komór­ki w inną, włączając wewnętrzne procesy przebiegające między komórkami macierzystymi [24,70]. Koncepcja ta zmienia powszechne myślenie, iż ostatecznie zróżnicowa­na komórka nie podlega zmianom fenotypu.

Procesy prowadzące komórkę do przeróżnicowania nie zostały dostatecznie opisane. Nie wiadomo, czy do prze­różnicowania konieczne jest wcześniejsze odróżnicowa­nie komórki polegające na zmianie fenotypu, struktury cy­toszkieletu oraz wyciszeniu ekspresji określonych genów [2,72]. Stosunkowo łatwo można zaobserwować zmiany fenotypu, przebiegające podczas transdyferencjacji, w po­równaniu do zmian zachodzących w obrębie chromatyny. Przeróżnicowanie zachodzi często częściowo lub niekom­pletnie prowadząc do mieszanego fenotypu [2]. Poznanie związku między wpływem czynników zewnętrznych na funkcję genów a ich ekspresją pozwoli być może na pre­cyzyjne regulowanie procesu transdyferencjacji.

Transdyferencjację trudno obserwować w warunkach in vitro, co wynika z trudności udowodnienia tego zjawiska dostępnymi metodami analiz morfologii komórek oraz ich fenotypu [65]. Badania w warunkach in vivo dowodzą jed­nak, iż możliwe jest eksperymentalne zainicjowanie prze­różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych w komórki nerwowe lub w hepatocyty [2,38]. Najbardziej znanym przykładem transdyferencjacji jest zmiana feno­typu komórek mięśni gładkich w komórki mięśni szkie­letowych podczas rozwoju przełyku oraz zmiana fenoty­pu komórek siatkówki w komórki epitelialne soczewki po urazie oka u traszki [21].

Plastyczność komórek macierzystych można również tłu­maczyć hipotezą mówiącą o niejednorodności populacji komórek macierzystych uzyskanych do badań [19]. Wśród unipotencjalnych komórek macierzystych regenerujących dany narząd mogą potencjalnie znajdować się także inne po­pulacje komórek macierzystych będące na różnym stopniu zróżnicowania [62,84]. Uważa się, że są to rzadkie popula­cje komórek, zarówno multipotencjalnych, jak i pluripoten­cjalnych [61]. Prawdopodobnie komórki te „zanieczyszcza­ją” hodowlę mezenchymalnych komórek macierzystych i to one podlegają różnicowaniu w komórki innych listków za­rodkowych [40]. Kilka lat temu zespół prof. M. Ratajczaka zidentyfikował w szpiku kostnym, śledzionie i grasicy ko­mórki pluripotencjalne (nazwane przez nich bardzo mały­mi embrionalnopodobnymi – VSEL), które wykazują po­dobne cechy do komórek linii zarodkowej [43]. Komórki wykazujące ekspresję markerów charakterystycznych dla embrionalnych komórek macierzystych opisano także w in­nych niehematopoetycznych narządach i tkankach, takich jak skóra, mięsień sercowy, trzustka, jądra, siatkówka oraz płyn owodniowy [42].

Nie udało się jeszcze udowodnić istnienia komórek plu­ripotencjalnych w każdej tkance organizmu w związku z tym wskazuje się możliwość wędrówki tychże komórek do miejsc docelowych, tj. do uszkodzonych tkanek czy na­rządów. Hipotezę tę potwierdza również trudność w zdefi­niowaniu niszy komórek macierzystych w obrębie każdej tkanki. Sugeruje się, że komórki pluripotencjalne znajdu­ją się m.in. w szpiku kostnym, a pod wpływem uszkodze­nia tkanki i/lub narządu zaczynają migrować stając się jednocześnie źródłem komórek macierzystych potrzebnych do regeneracji [43]. Dowodów dostarczają badania wskazu­jące na przenikanie komórek macierzystych szpiku kostnego do krwi obwodowej w odpowiedzi na uszkodzenie narzą­dów czy podanie odpowiednich cytokin przed pobraniem komórek macierzystych do przeszczepienia [40,45,63,86]. Uszkodzone narządy wydzielają różne czynniki np. FGF-2, VEGF, które działają chemotaktycznie na komórki pluri­potencjalne [41]. Według tej koncepcji komórki macierzy­ste wędrują do miejsca uszkodzenia. Najprawdopodobniej dzieje się to za przyczyną chemokin i ich receptorów, które są ważnymi czynnikami kontrolującymi migrację komórek [9,45]. Liczba niehematopoetycznych pluripotencjalnych komórek macierzystych w krwi obwodowej rośnie po za­wale serca i udarze mózgu, a także w czasie uszkodzenia mięśni szkieletowych, nerek, wątroby oraz urazów kost­nych [30,86]. Potwierdzono hipotezę o zwiększonej licz­bie krążących komórek macierzystych u pacjentów, którym przeszczepiono wątrobę, nerki, serce lub płuca [21]. W sta­nie równowagi dynamicznej niewiele wielopotencjalnych komórek macierzystych krąży między szpikiem kostnym a tkankami obwodowymi [41]. Kolonizacja przez pluripo­tencjalne komórki macierzyste szpiku kostnego w czasie rozwoju może być realnym wytłumaczeniem plastyczno­ści komórek macierzystych i tłumaczyć ich wszechobec­ność w tkankach dorosłego organizmu [43].

Badanie wędrówki komórek macierzystych w organizmie jest niestety utrudnione brakiem dostatecznie czułej me­tody umożliwiającej przyżyciową detekcję przeszczepio­nych komórek macierzystych, co nie dostarcza dowodów potwierdzających tezę o komórkach macierzystych i ich udziale w zjawisku plastyczności.

Kolejną proponowaną koncepcją tłumaczącą plastyczność komórek macierzystych jest fuzja komórek. Fuzja komó­rek naturalnie występuje w organizmach wielokomórko­wych, obserwowana jest również w warunkach chorobo­wych, indukowanych m.in. zakażeniem bakteryjnym [46]. Fuzja komórek może być również indukowana w warun­kach in vitro. Wyniki opublikowane przez grupy nieza­leżnych badaczy wskazują, iż hematopoetyczne komórki macierzyste lub monocyty dawcy mogą się łączyć ze zróż­nicowanymi komórkami w tkankach biorcy. Prowadzi to do powstania komórek tetraploidalnych, które wykazują ekspresję markerów powierzchniowych i cytoplazmatycz­nych charakterystycznych dla obu komórek rodzicielskich [43,79]. Wyniki badań hodowli łączonych (co-cultures) embrionalnych komórek macierzystych z neuronalnymi komórkami macierzystymi lub szpiku kostnego ujawni­ły spontaniczne powstawanie pluripotencjalnych komó­rek hybrydowych, aczkolwiek częstość tego zjawiska jest niezwykle niska (1:10000-1:100000 neuronalnych komó­rek macierzystych oraz 1:100000-1000000 komórek szpi­ku kostnego) [20,27]. Niemniej jednak podkreśla to moż­liwość uzyskania przez komórki macierzyste dorosłego organizmu większego potencjału do różnicowania w wy­niku fuzji z komórkami słabiej zróżnicowanymi.

Wyniki badań nad fuzją komórek są sprzeczne. Hematopoetyczne komórki macierzyste są liczne w krwi pępowinowej i obwodowej, więc jeśli zjawisko fuzji było­by powszechne, wiele narządów zawierałoby komórki poli­ploidalne, co poza mięśniami szkieletowymi i wątrobą nie zostało udokumentowane [59]. Zjawiska fuzji nie obser­wuje się również po przeszczepieniu szpiku kostnego [32]. Sugeruje się, że fuzja może być spowodowana złymi wa­runkami hodowli komórek i eksponowaniem ich na działa­nie różnych czynników selekcyjnych [4,23]. Inni uważają, że fuzja możliwa jest tylko między komórkami, które na­turalnie występują w postaci komórczaków [68]. Komórki powstałe w wyniku fuzji wykazują mniejszą stabilność ge­netyczną oraz wolny cykl komórkowy. Fuzja może rów­nież prowadzić do nowotworzenia [79,82]. Fuzja komó­rek wydaje się niezwykle rzadkim zjawiskiem, zwłaszcza in vivo i niewystarczającym wyjaśnieniem plastyczności komórek [27,31].

Kierunki i kontrola różnicowania mezenchymalnych komórek macierzystych szpiku kostnego

Różnicowanie mezenchymalnych komórek macierzystych w warunkach in vitro w określonym kierunku wymaga za­stosowania swoistych czynników wzrostu lub związków chemicznych o właściwościach różnicujących. Wybrane czynniki determinujące różnicowanie MSC przedstawio­no w tabeli 2.

Tabela 2. Wybrane czynniki regulujące różnicowanie mezenchymalnych komórek macierzystych

Czynniki wzrostu, które modulują różnicowanie mezenchy­malnych komórek macierzystych, to m.in. rodzina czynni­ków TGF-β (TGF-β1, TGF-β2 i TGF-β3), a także białka morfogenetyczne kości (BMP). W badaniach nad ludzki­mi MSC stwierdzono, że TGF-β2 i TGF-β3 są bardziej ak­tywne niż TGF-β1. Po stymulacji TGF-β2 i TGF-β3 ob­serwowano wzmożoną syntezę proteoglikanów i kolagenu typu II. Białko morfogenetyczne kości 2, 4 i 6 uczestniczy w różnicowaniu MSC w kierunku tkanki chrzęstnej [45].

Oprócz swoistych czynników wzrostu w różnicowaniu od­grywają również rolę inne czynniki, takie jak deksametazon, insulina, indometacyna, 5’azacytydyna. MSC hodowane w obecności 5’azacytydyny różnicują się w mioblasty, któ­re łącząc się dają początek kurczącym się rytmicznie mio­tubulom [9,12,33,45]. Suplementacja środowiska hodowli nikotynoamidem i β-merkaptoetanolem indukuje różnico­wanie się szczurzych mezenchymalnych komórek macie­rzystych w komórki podobne do komórek β wysepek trzust­kowych, natomiast dodatek DMSO powoduje powstawanie komórek neuronopodobnych [33,45,57].

Różnicowanie komórek w warunkach in vitro jest ograni­czone wieloma czynnikami. Nie udowodniono, iż różnico­wanie w warunkach in vitro odzwierciedla ten sam proces w warunkach in vivo. Wydaje się, iż ścieżka przekazywa­nia sygnału kontrolującego różnicowanie mezenchymal­nych komórek macierzystych jest bardziej złożona w wa­runkach in vivo [28]. Niemniej jednak hodowla komórek in vitro daje ogromne możliwości badania potencjału me­zenchymalnych komórek macierzystych.

Zdolność komórek macierzystych do przekształcania się w wiele rodzajów komórek budujących organizm jest ich unikatową cechą. Znajomość czynników nadających ko­mórkom macierzystym taki potencjał do różnicowania jest bardzo ważna.

Szlak sygnalizacyjny Wnt/β-katenina zapewnia komór­kom macierzystym zdolność do samoodnawiania populacji i utrzymuje je w stanie niezróżnicowanym. Białka z rodzi­ny Wnt odgrywają główną rolę w regulowaniu cyklu życio­wego komórek. Uczestniczą w kontrolowaniu proliferacji komórek, ich różnicowaniu i apoptozie [37]. Białka Wnt są rodziną białek konserwatywnych działających w mechani­zmie auto- i parakrynnym. Ich biologiczna funkcja wywo­ływana jest poprzez związanie się z receptorem znajdują­cym się na powierzchni komórek sąsiednich, wchodzących w skład niszy komórek macierzystych. Fibroblasty, komór­ki endotelialne i otaczające mikrośrodowisko wpływają na funkcję komórek macierzystych [49]. Receptorami białek Wnt są białka z rodziny Frizzled [64]. Związanie białek Wnt z receptorem Frizzled powoduje aktywację białek z rodziny Dsh (Dishevelld) zapobiegając tym samym de­gradacji cytoplazmatycznej β-kateniny. W wyniku tej ak­tywacji β-katenina jest stabilizowana i kierowana do jądra komórkowego, gdzie współdziałając z czynnikami trans­krypcyjnymi indukuje transkrypcję genów docelowych [37]. Obecnie znanych jest ponad 100 genów kontrolowa­nych przez szlak Wnt/β-katenina [64]. Wywoływanie od­powiedzi biologicznej poprzez aktywację podstawowego szlaku Wnt zależy od stanu komórek macierzystych oraz od ich środowiska, które może wpływać na aktywację białek Wnt w czasie rozwoju komórek. Nadekspresja β-kateniny in vivo lub dodanie rozpuszczalnej postaci Wnt 3 do ho­dowli in vitro pobudza zdolność samoodnawiania hemato­poetycznych komórek macierzystych [52]. Funkcja białek Wnt w rozwoju komórek macierzystych oraz hamowanie ich różnicowania jest najprawdopodobniej mechanizmem deregulacji ścieżki sygnałowej Wnt, co może indukować procesy nowotworzenia [37].

W kontroli różnicowania komórek macierzystych, oprócz szlaku Wnt/β-katenina, istotną rolę odgrywają także szla­ki sygnałowe Notch i Hedgehog.

Szlak sygnalizacyjny Notch jest uniwersalnym mechani­zmem regulacji aktywności genów, odpowiedzialnych za kontrolę zarówno proliferacji komórek, jak i ich różnico­wania [25]. Białka Notch należą do rodziny białek śród­błonowych. Ligandy receptora Notch są również białkami integralnymi błony [25]. U ssaków występują cztery geny kodujące receptor (Notch1-Notch4) oraz pięć ligandów. Ekspresja receptorów Notch zachodzi w wielu typach ko­mórek, a zakres regulowanych procesów rozwojowych jest bardzo szeroki. Białka Notch spełniają jednocześnie funk­cję receptora i czynnika transkrypcyjnego [25]. Aktywacja białek Notch jest niezbędna do utrzymania zdolności ko­mórek macierzystych do ich samoodnawiania i do zablo­kowania wejścia komórek na drogę różnicowania [52]. Jednak wiele zróżnicowanych linii komórkowych wyma­ga obecności aktywnego receptora Notch, co sugeruje ko­nieczny udział tego białka w zachowaniu odpowiedniego kierunku różnicowania [64]. Szlak aktywacji białek Notch jest dobrze poznany, aczkolwiek mechanizmy regulują­ce ten proces, czy docelowa grupa genów regulowanych przez receptor Notch nie zostały jeszcze dostatecznie do­kładnie opisane [25].

Szlak sygnalizacyjny aktywowany przez białko Shh (Sonic hedgehog homolog) jest podstawowym mechanizmem regulującym rozwój embrionalny ssaków [83]. Białka Hedgehog zaangażowane są w proliferację komórek oraz ich różnicowanie, zwłaszcza mezenchymalnych komórek macierzystych i neuronalnych [52]. Receptorami Shh są białka błonowe należące do rodziny Ptc (Patched). U ssa­ków zaangażowane w różnicowanie komórek macierzy­stych są dwie postaci receptora: receptor Ptc1 i Ptc2 [83].

Za kontrolę proliferacji i różnicowania komórek macierzy­stych niezwiązaną z aktywacją receptorów odpowiedzial­ne są czynniki transkrypcyjne m.in. białko Oct4 i Nanog. Białko Oct4 należy do rodziny czynników transkrypcyj­nych odpowiedzialnych za proliferację komórek i utrzy­manie ich w stanie niezróżnicowanym [55]. W hodowli in vitro obecność białka Oct4 stwierdza się tylko w komór­kach o charakterze pluripotencjalnym, natomiast in vivo tylko w komórkach węzła zarodkowego blastocysty [52]. Białko Nanog uważane jest za główny czynnik regulują­cy samoodnawianie embrionalnych komórek macierzy­stych, utrzymuje ono ich pluripotencjalny charakter [52]. Nadekspresja białka Nanog w komórkach embrionalnych zwiększa ich aktywność proliferacyjną i utrzymuje w sta­nie niezróżnicowanym [29,52,55].

Molekularne mechanizmy leżące u podstaw różnicowania się mezenchymalnych komórek macierzystych w większości pozostają nieznane. Niewiele również wiadomo o różnico­waniu się komórek w warunkach in vivo, gdyż większość używanych in vitro czynników nie występuje w organi­zmie człowieka i zwierząt. Wyjaśnienie kaskady mole­kularnych przemian, białek kodowanych przez określone geny, a także powiązań między tymi białkami pozostaje nadrzędnym zadaniem do stworzenia lepszych możliwo­ści leczenia wielu chorób.

Podsumowanie

Jednym z najbardziej obiecujących kierunków badań w na­ukach medycznych jest medycyna regeneracyjna, której głównymi narzędziami są izolowane komórki i specjalnie zaprojektowane biomateriały. Dyskusje ostatnich lat doty­czą rozstrzygnięcia, który typ komórek, macierzystych czy zróżnicowanych, będzie najbardziej użyteczny w leczeniu wielu chorób. Nie ma jednoznacznej odpowiedzi, oczywiste jest, że różne typy komórek będą pełniły różną rolę w za­leżności od zadań, które mają spełniać. Komórki szpiku kostnego szybciej niż inne typy komórek zostały wprowa­dzone do praktyki klinicznej. Możliwość różnicowania się mezenchymalnych komórek macierzystych szpiku kostne­go w wiele typów komórek sprawia, iż ich wykorzystanie rozważane jest jako atrakcyjne źródło komórek do regene­racji tkanek i narządów. Wyzwaniem jednak wciąż pozo­staje efektywne różnicowanie komórek MSC w kierunku pożądanych linii komórek i utrzymanie fenotypu komórek uprzednio zróżnicowanych.

PIŚMIENNICTWO

[1] Abdallah B.M., Kassem M.: The use of mesenchymal (skeletal) stem cells for treatment of degenerative diseases: current status and future perspectives. J. Cell. Physiol., 2009; 218: 9-12
[PubMed]  [Full Text HTML]  

[2] Batts S.A., Raphael Y.: Transdifferentiation and its applicability for inner ear therapy. Hear. Res., 2007; 227: 41-47
[PubMed]  

[3] Bobis S., Jarocha D., Majka M.: Mesenchymal stem cells: characteristics and clinical applications. Folia Histochem. Cytobiol., 2006; 44: 215-230
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[4] Brittan M., Braun K.M., Reynolds L.E., Conti F.J., Reynolds A.R., Poulsom R., Alison M.R., Wright N.A., Hodivala-Dilke K.M.: Bone marrow cells engraft within the epidermis and proliferate in vivo with no evidence of cell fusion. J. Pathol., 2005; 205: 1-13
[PubMed]  

[5] Brooke G., Cook M., Blair C., Han R., Heazlewood C., Jones B., Kambouris M., Kollar K., McTaggart S., Pelekanos R., Rice A., Rossetti T., Atkinson K.: Therapeutic applications of mesenchymal stromal cells. Semin. Cell Dev. Biol., 2007; 18: 846-858
[PubMed]  

[6] Bruder S.P., Jaiswal N., Haynesworth S.E.: Growth kinetics, self-renewal, and the osteogenic potential of purified human mesenchymal stem cells during extensive subcultivation and following cryopreservation. J. Cell. Biochem., 1997; 64: 278-294
[PubMed]  

[7] Burke Z.D., Tosh D.: Therapeutic potential of transdifferentiated cells. Clin. Sci., 2005; 108: 309-321
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[8] Caplan A.I.: Mesenchymal stem cells. J. Orthop. Res., 1991; 9: 641-650
[PubMed]  

[9] Chamberlain G., Fox J., Ashton B., Middleton J.: Concise review: mesenchymal stem cells: their phenotype, differentiation capacity, immunological features, and potential for homing. Stem Cells, 2007; 25: 2739-2749
[PubMed]  [Full Text HTML]  

[10] Chambers S.M., Goodell M.A.: Hematopoietic stem cell aging: wrinkles in stem cell potential. Stem Cell Rev., 2007; 3: 201-211
[PubMed]  

[11] Chen Y., Shao J.Z., Xiang L.X., Dong X.J., Zhang G.R.: Mesenchymal stem cells: a promising candidate in regenerative medicine. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2008; 40: 815-820
[PubMed]  

[12] Chiu R.C.: Bone-marrow stem cells as a source for cell therapy. Heart Fail. Rev., 2003; 8: 247-251
[PubMed]  

[13] Conget P.A., Minguell J.J.: Phenotypical and functional properties of human bone marrow mesenchymal progenitor cells. J. Cell. Physiol., 1999; 181: 67-73
[PubMed]  

[14] Colter D.C., Sekiya I., Prockop D.J.: Identification of a subpopulation of rapidly self-renewing and multipotential adult stem cells in colonies of human marrow stromal cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001; 98: 7841-7845
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[15] Croft A.P., Przyborski S.A.: Mesenchymal stem cells from the bone marrow stroma: basic biology and potential for cell therapy. Curr. Anaesth. Crit. Care, 2004; 15: 410-417

[16] Dai W., Hale S.L., Kloner R.A.: Stem cell transplantation for the treatment of myocardial infraction. Transpl. Immunol., 2005; 15: 91-97
[PubMed]  

[17] Deans R.J., Moseley A.B.: Mesenchymal stem cells: biology and potential clinical uses. Exp. Hematol., 2000; 28: 875-884
[PubMed]  

[18] Dominici M., Hofmann T.J., Horwitz E.M.: Bone marrow mesenchymal cells: biological properties and clinical applications. J. Biol. Regul. Homeost. Agents, 2001; 15: 28-37
[PubMed]  

[19] Drewa T., Joachimiak R., Kaznica A., Sarafian V., Sir J.: Primary cultures from rat vibrissae as a potential cell source for in vitro construction of urinary bladder wall grafts. Transplant. Proc., 2009; 41: 1932-1935
[PubMed]  

[20] Eisenberg L.M., Eisenberg C.A.: Stem cell plasticity, cell fusion, and transdifferentiation. Birth Defects Res. C Embryo Today, 2003; 69: 209-218
[PubMed]  

[21] Fang T.C., Alison M.R., Wright N.A., Poulsom R.: Adult stem cell plasticity: will engineered tissues be rejected? Int. J. Exp. Pathol., 2004; 85: 115-124
[PubMed]  

[22] Fibbe W.E.: Mesenchymal stem cells. A potential source for skeletal repair. Ann. Rheum. Dis., 2002; 61 (Suppl. 2): ii29-ii31
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[23] Filip S., Mokrý J., English D., Vojácek J.: Stem cell plasticity and issues of stem cell therapy. Folia Biol., 2005; 51: 180-187
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[24] Filip S., Mokry J., Horacek J., English D.: Stem cells and the phenomena of plasticity and diversity: a limiting property of carcinogenesis. Stem Cells Dev., 2008; 17: 1031-1038
[PubMed]  

[25] Fiúza U.M., Arias A.M.: Cell and molecular biology of Notch. J. Endocrinol., 2007; 194: 459-474
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[26] Friedenstein A.J., Deriglasova U.F., Kulagina N.N., Panasuk A.F., Rudakowa S.F., Luriá E.A., Rudakow I.A.: Precursors for fibroblasts in different populations of hematopoietic cells as detected by the in vitro colony assay method. Exp. Hematol., 1974; 2: 83-92
[PubMed]  

[27] Frisén J.: Stem cell plasticity? Neuron, 2002; 35: 415-418
[PubMed]  

[28] Gimble J.M., Guilak F., Nuttall M.E., Sathishkumar S., Vidal M., Bunnell B.A.: In vitro differentiation potential of mesenchymal stem cells. Transfus. Med. Hemother., 2008; 35: 228-238
[Abstract]  [Full Text PDF]  

[29] Gokhale P.J, Andrews P.W: New insights into the control of stem cell pluripotency. Cell Stem Cell, 2008; 2: 4-5
[PubMed]  

[30] Gomperts B.N., Belperio J.A., Rao P.N., Randell S.H., Fishbein M.C., Burdick M.P., Strieter R.M.: Circulating progenitor epithelial cells traffic via CXCR4/CXCL12 in response to airway injury. J. Immunol., 2006; 176: 1916-1927
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[31] Harris R.G., Herzog E.L., Bruscia E.M., Grove J.E., Van Arnam J.S., Krause D.S.: Lack of a fusion requirement for development of bone marrow-derived epithelia. Science, 2004; 305: 90-93
[PubMed]  

[32] Horwitz E.M.: Stem cell plasticity: the growing potential of cellular therapy. Arch. Med. Res., 2003; 34: 600-606
[PubMed]  

[33] Jackson L., Jones D.R., Scotting P., Sottile V.: Adult mesenchymal stem cells: differentiation potential and therapeutic applications. J. Postgrad. Med., 2007; 53: 121-127
[PubMed]  [Full Text HTML]  

[34] Javazon E.H., Beggs K.J., Flake A.W.: Mesenchymal stem cells: paradoxes of passaging. Exp. Hematol., 2004; 32: 414-425
[PubMed]  

[35] Karp J.M., Leng Teo G.S.: Mesenchymal stem cell homing: the devil is in the details. Cell Stem Cell, 2009; 4: 206-216
[PubMed]  

[36] Kay H.E.: How many cell-generations? Lancet, 1965; 2: 418-419
[PubMed]  

[37] Kléber M., Sommer L.: Wnt signaling and the regulation of stem cell function. Curr. Opin. Cell Biol., 2004; 16: 681-687
[PubMed]  

[38] Krabbe C., Zimmer J., Meyer M.: Neural transdifferentiation of mesenchymal stem cells – a critical review. APMIS, 2005; 113: 831-844
[PubMed]  

[39] Kucia M., Majka M., Ratajczak M.Z.: Plastyczność nieembrionalnych komórek mecierzystych: fakt czy artefakt? Postępy Biol. Kom., 2003; 30 (Supl. 21): 3-16

[40] Kucia M., Reca R., Jala V.R., Dawn B., Ratajczak J., Ratajczak M.Z.: Bone marrow as a home of heterogenous populations of nonhematopoietic stem cells. Leukemia, 2005; 19: 1118-1127
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[41] Kucia M., Wu W., Ratajczak M.Z.: Bone marrow-derived very small embryonic-like stem cells: their developmental origin and biological significance. Dev. Dyn., 2007; 236: 3309-3320
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[42] Kucia M.J., Wysoczynski M., Wu W., Zuba-Surma E.K., Ratajczak J., Ratajczak M.Z.: Evidence that very small embryonic-like stem cells are mobilized into peripheral blood. Stem Cells, 2008; 26: 2083-2092
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[43] Kucia M., Zuba-Surma E., Wysoczynski M., Dobrowolska H., Reca R., Ratajczak J., Ratajczak M.Z.: Physiological and pathological consequences of identification of very small embryonic like (VSEL) stem cells in adult bone marrow. J. Physiol. Pharmacol., 2006; 57 (Suppl. 5): 5-18
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[44] Langer R., Vacanti J.P.: Tissue engineering. Science, 1993; 260: 920-926
[PubMed]  

[45] Liu Z.J., Zhuge Y., Velazquez O.C.: Trafficking and differentiation of mesenchymal stem cells. J. Cell. Biochem., 2009; 106: 984-991
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[46] Lucas J.J., Terada N.: Cell fusion and plasticity. Cytotechnology, 2003; 41: 103-109
[PubMed]  

[47] Martin D.R., Cox N.R., Hathcock T.L., Niemeyer G.P., Baker H.J.: Isolation and characterization of multipotential mesenchymal stem cells from feline bone marrow. Exp. Hematol., 2002; 30: 879-886
[PubMed]  

[48] Menicanin D., Bartold P.M., Zannettino A.C., Gronthos S.: Genomic profiling of mesenchymal stem cells. Stem Cell Rev., 2009; 5: 36-50
[PubMed]  

[49] Mimeault M., Batra S.K.: Recent progress on tissue-resident adult stem cell biology and their therapeutic implications. Stem Cell Rev., 2008; 4: 27-49
[PubMed]  

[50] Minguell J.J., Erices A., Conget P.: Mesenchymal stem cells. Exp. Biol. Med., 2001; 226: 507-520
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[51] Miyazaki M., Kataoka K., Medina R.J., Kageyama T., Huh N.: Differentiation of bone marrow cells in culture and in vivo. Int. Congr. Ser., 2003; 1252: 461-464

[52] Molofsky A.V., Pardal R., Morrison S.J.: Diverse mechanisms regulate stem cell self-renewal. Curr. Opin. Cell Biol., 2004; 16: 700-707
[PubMed]  

[53] Morange M.: How phenotypic plasticity made its way into molecular biology. J. Biosci., 2009; 34: 495-501
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[54] Okada T.S.: Transdifferentiation: Flexibility in Cell Differentiation. Clarendon Press, Oxford and New York, 1991

[55] Pan G., Thomson J.A.: Nanog and transcriptional networks in embryonic stem cell pluripotency. Cell Res., 2007; 17: 42-49
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[56] Patel S.A., Sherman L., Munoz J., Rameshwar P.: Immunological properties of mesenchymal stem cells and clinical implications. Arch. Immunol. Ther. Exp., 2008; 56: 1-8
[PubMed]  

[57] Phinney D.G.: Biochemical heterogeneity of mesenchymal stem cell populations: clues to their therapeutic efficacy. Cell Cycle, 2007; 6: 2884-2889
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[58] Pittenger M.F., Mackay A.M., Beck S.C., Jaiswal R.K., Douglas R., Mosca J.D., Moorman M.A., Simonetti D.W., Craig S., Marshak D.R.: Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science, 1999; 284: 143-147
[PubMed]  

[59] Poulsom R., Alison M.R., Forbes S.J., Wright N.A.: Adult stem cell plasticity. J. Pathol., 2002; 197: 441-456
[PubMed]  

[60] Quirici N., Soligo D., Bossolasco P., Servida F., Lumini C., Deliliers G.L.: Isolation of bone marrow mesenchymal stem cells by anti-nerve growth factor receptor antibodies. Exp. Hematol., 2002; 30: 783-791
[PubMed]  

[61] Ratajczak M.Z., Kucia M., Majka M., Reca R., Ratajczak J.: Heterogeneous populations of bone marrow stem cells – are we spotting on the same cells from the different angles? Folia Histochem. Cytobiol., 2004; 42: 139-146
[PubMed]  

[62] Ratajczak M.Z., Kucia M., Ratajczak J., Zuba-Surma E.K.: A Multi-instrumental approach to identify and purify very small embryonic like stem cells (VSELs) from adult tissues. Micron, 2009; 40: 386-393
[PubMed]  

[63] Ratajczak M.Z., Zuba-Surma E.K., Machaliński B., Kucia M.: Bone-marrow-derived stem cells – our key to longevity? J. Appl. Genet., 2007; 48: 307-319
[PubMed]  

[64] Roszek K., Komoszyński M.: Kontrola i kierunki różnicowania komórek macierzystych krwi pępowinowej oraz ich zastosowanie terapeutyczne. Post. Hig. Med. Dośw., 2008; 62: 660-667
[PubMed]  

[65] Rutenberg M.S., Hamazaki T., Singh A.M., Terada N.: Stem cell plasticity, beyond alchemy. Int. J. Hematol., 2004; 79: 15-21
[PubMed]  

[66] Sadiq T.S., Gerber D.A.: Stem cells in modern medicine: reality or myth? J. Surg. Res., 2004; 122: 280-291
[PubMed]  

[67] Sato N., Meijer L., Skaltsounis L., Greengard P., Brivanlou A.H.: Maintenance of pluripotency in human and mouse embryonic stem cells through activation of Wnt signaling by a pharmacological GSK-3-specific inhibitor. Nat. Med., 2004; 10: 55-63
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[68] Sell S.: Adult stem cell plasticity: introduction to the first issue of stem cell reviews. Stem Cell Rev., 2005; 1: 1-7
[PubMed]  

[69] Serakinci N., Keith W.N.: Therapeutic potential of adult stem cells. Eur. J. Cancer, 2006; 42: 1243-1246
[PubMed]  

[70] Shen C.N., Burke Z.D., Tosh D.: Transdifferentiation, metaplasia and tissue regeneration. Organogenesis, 2004; 1: 36-44
[PubMed]  [Full Text HTML]  

[71] Schofield R.: The relationship between the spleen colony-forming cells and the haemopoietic stem cell. Blood Cells, 1978; 4: 7-25
[PubMed]  

[72] Slack J.M., Tosh D.: Transdifferentiation and metaplasia – switching cell types. Curr. Opin. Genet. Dev., 2001; 11: 581-586
[PubMed]  

[73] Suva D., Garavaglia G., Menetrey J., Chapuis B., Hoffmeyer P., Bernheim L., Kindler V.: Non-hematopoietic human bone marrow contains long-lasting, pluripotential mesenchymal stem cells. J. Cell Physiol., 2004; 198: 110-118
[PubMed]  

[74] Tabata Y.: Recent progress in tissue engineering. Drug Discov. Today, 2001; 6: 483-487
[PubMed]  

[75] Thowfeequ S., Myatt E.J., Tosh D.: Transdifferentiation in developmental biology, disease, and in therapy. Dev. Dyn., 2007; 236: 3208-3217
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[76] Tonti G.A., Mannello F.: From bone marrow to therapeutic applications: different behavior and genetic/epigenetic stability during mesenchymal stem cell expansion in autologous and foetal bovine sera? Int. J. Dev. Biol., 2008; 52: 1023-1032
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[77] Tögel F., Westenfelder C.: Adult bone marrow-derived stem cells for organ regeneration and repair. Dev. Dyn., 2007; 236: 3321-3331
[PubMed]  [Full Text HTML]  [Full Text PDF]  

[78] Tropel P., Noël D., Platet N., Legrand P., Benabid A.L., Berger F.: Isolation and characterization of mesenchymal stem cells from adult mouse bone marrow. Exp. Cell Res., 2004; 295: 395-406
[PubMed]  

[79] Tsai R.Y., Kittappa R., McKay R.D.: Plasticity, niches, and the use of stem cells. Dev. Cell, 2002; 2: 707-712
[PubMed]  

[80] Ulloa-Montoya F., Verfaillie C.M., Hu W.S.: Culture systems for pluripotent stem cells. J. Biosci. Bioeng., 2005; 100: 12-27
[PubMed]  [Full Text PDF]  

[81] Urbaniak-Kujda D., Wołowiec D., Tomaszewska-Toporska B., Kapelko-Słowik K., Kuliczkowski K.: Mezenchymalne komórki macierzyste: ich biologia i perspektywy zastosowań klinicznych. Acta Haematol. Pol., 2005; 36: 161-166
[Abstract]  [Full Text PDF]  

[82] Vassilopoulos G., Russell D.W.: Cell fusion: an alternative to stem cell plasticity and its therapeutic implications. Curr. Opin. Genet. Dev., 2003; 13: 480-485
[PubMed]  

[83] Villavicencio E.H., Walterhouse D.O., Iannaccone P.M.: The sonic hedgehog-patched-Gli pathway in human development and disease. Am. J. Hum. Genet., 2000; 67: 1047-1054
[PubMed]  [Full Text HTML]  

[84] Wagner W., Ho A.D.: Mesenchymal stem cell preparations – comparing apples and oranges. Stem Cell Rev., 2007; 3: 239-248
[PubMed]  

[85] Zipori D.: The stem state: mesenchymal plasticity as a paradigm. Curr. Stem Cell Res. Ther., 2006; 1: 95-102
[PubMed]  

[86] Zuba-Surma E.K., Kucia M., Ratajczak J., Ratajczak M.Z.: “Small stem cells” in adult tissues: very small embryonic-like stem cells stand up! Cytometry A, 2009; 75: 4-13
[PubMed]  [Full Text HTML]  

Autorzy deklarują brak potencjalnych konfliktów interesów.

Full text