Применение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга при трансплантации почки
https://doi.org/10.23873/2074-0506-2019-11-1-21-36
Аннотация
Tрансплантация почки является наиболее эффективным методом лечения терминальной стадии хронической почечной недостаточности, рост заболеваемости которой неизменно наблюдается в последние годы. Несмотря на достижения иммуносупрессивной терапии пациентов с пересаженными органами, сроки функционирования трансплантатов не удается увеличить на протяжении нескольких десятилетий. В качестве средства, способного изменить данную ситуацию, рассматриваются мультипотентные мезенхимальные (стромальные) клетки костного мозга (ММСК КМ). Данная популяция клеток после своего открытия в середине ХХ века продемонстрировала высокий потенциал для терапевтического использования при трансплантации солидных органов как в экспериментальных, так и в ряде клинических исследований. В настоящее время известно, что они, обладая низким уровнем собственной иммуногенности, способны модифицировать иммунный ответ организма реципиента, и, тем самым, оказывать благоприятное влияние на течение послеоперационного периода. Данные эффекты ММСК реализуют, оказывая влияние как на систему врожденного, так и адаптивного иммунитета. Вместе с тем открытыми остаются вопросы оптимальных доз и времени введения ММСК реципиентам. В данной публикации представлен анализ экспериментального и клинического опыта использования ММСК при трансплантации почки.
Об авторах
Н. В. БоровковаРоссия
Наталья Валерьевна Боровкова - доктор медицинских наук, заведующая научным отделением биотехнологий и трансфузиологии
129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3
М. Ш. Хубутия
Россия
Могели Шалвович Хубутия- академик РАН, профессор, доктор медицинских наук, президент
129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3
О. Н. Ржевская
Россия
Ольга Николаевна Ржевская - доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник отделения трансплантации почки иподжелудочной железы
129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3
А. В. Пинчук
Россия
Алексей Валерьевич Пинчук - кандидат медицинских наук, заведующий научным отделением трансплантации почки и поджелудочной железы
129090, Москва, Большая Сухаревская пл., д. 3
Д. А. Васильченков
Россия
Дмитрий Андреевич Васильченков - аспирант кафедры трансплантологии и искусственных органов
127473, Москва, ул. Делегатская, д. 20, стр. 1
Список литературы
1. Liyanage T., Ninomiya T., Jha V., et al. Worldwide access to treatment for end-stage kidney disease: a systematic review. Lancet. 2015;385(9981):1975– 1982. PMID:25777665 DOI:10.1016/S0140-6736(14)61601-9
2. Webster A.C., Nagler E.V., Morton R.L., Masson P. Chronic kidney disease. Lancet. 2017;389(10075):1238–1252. PMID:27887750 DOI:10.1016/S0140-6736(16)32064-5
3. Готье С.В. (ред.) Иммуносупрессия при трансплантации солидных органов. М.: Триада, 2011. 472с.
4. Bamoulid J., Staeck O., Halleck F., et al. The need for minimization strategies: current problems of immunosuppression. Transplant. Int. 2015;28(8):891–900. PMID:25752992 DOI:10.1111/tri.12553
5. Casiraghi F., Perico N., Remuzzi G. Mesenchymal stromal cells for tolerance induction in organ transplantation. Hum. Immunol. 2018;79(5):304– 313.PMID:29288697 DOI:10.1016/j.humimm.2017.12.008
6. Friedenstein A.J., Chailakhjan R.K., Lalykina K.S. The development of fibroblast colonies in monolayer cultures of guinea-pig bone marrow and spleen cells. Cell Proliferation. 1970;3(4):393–403. PMID:5523063
7. Orkin S.H., Zon L.I. Hematopoiesis: an evolving paradigm for stem cell biology. Cell. 2008;132(4):631– 644. PMID:18295580 DOI:10.1016/j.cell.2008.01.025
8. Appelbaum F.R. Hematopoietic-cell transplantation at 50. N. Engl. J. Med. 2007;357(15):1472–1475. PMID:17928594 DOI:10.1056/NEJMp078166
9. Dominici M.L., Le Blanc K., Mueller I., et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006;8(4):315–317 PMID:16923606 DOI:10.1080/14653240600855905
10. Friedenstein A.J., Piatetzky-Shapiro I.I., Petrakova K.V. Osteogenesis in transplants of bone marrow cells. J. Embryol. Exp. Morphol. 1966;16(3):381–390. PMID:5336210
11. Le Blanc K., Rasmusson I., Sundberg B., et al. Treatment of severe acute graftversus-host disease with third party haploidentical mesenchymal stem cells. Lancet. 2004;363(9419):1439–1441.
12. Casiraghi F., Perico N., Remuzzi G. Mesenchymal stromal cells to promote solid organ transplantation tolerance. Curr. Opin. Organ Transplant. 2 0 1 3 ; 1 8 ( 1 ) : 5 1 – 5 8 . PMID : 23254705 DOI:10.1097/MOT.0b013e32835c5016
13. Reinders M.E., De Fijter J.W., Zandvliet M.L., Rabelink T.J. Mesenchymal stromal cells to improve solid organ transplant outcome: lessons from the initial clinical trials. In: Orlando G., Remuzzi G., Williams D.F. (eds.) Kidney Transplantation, Bioengineering, and Regeneration: Kidney Transplantation in the Regenerative Medicine Era. Elsevier Science, 2017: 319–331.
14. Casiraghi F., Azzollini N., Cassis P., et al. Pretransplant infusion of mesenchymal stem cells prolongs the survival of a semiallogeneric heart transplant through the generation of regulatory T cells. J. Immunol. 2008;181(6):3933–3946. PMID:18768848 DOI:10.4049/jimmunol.181.6.3933
15. Ryan J.M., Barry F.P., Murphy J.M., Mahon B.P. Mesenchymal stem cells avoid allogeneic rejection. J.Inflamm. 2005;2(1):8. PMID:16045800 DOI:10.1186/1476-9255-2-8
16. Tu Z., Li Q., Bu H., Lin F. Mesenchymal stem cells inhibit complement activation by secreting factor H. Stem. Cells Dev. 2010;19(11):1803–1809. PMID:20163251 DOI:10.1089/scd.2009.0418
17. Moll G., Jitschin R., Von Bahr L., et al. Mesenchymal stromal cells engage complement and complement receptor bearing innate effector cells to modulate immune responses. PloS One. 2011;6(7):e21703. PMID:21747949 DOI:10.1371/journal.pone.0021703
18. Brandau S., Jakob M., Hemeda H., et al. Tissue-resident mesenchymal stem cells attract peripheral blood neutrophils and enhance their inflammatory activity in response to microbial challenge. J. Leukoc. Biol. 2010;88(5):1005–1015. PMID:20682625 DOI:10.1189/jlb.0410207
19. Nauta A.J., Kruisselbrink A.B., Lurvink E., et al. Mesenchymal stem cells inhibit generation and function of both CD34+-derived and monocytederived dendritic cells. J. Immunol. 2006;177(4):2080–2087. PMID:16887966
20. Spaggiari G.M., Capobianco A., Abdelrazik H., et al. Mesenchymal stem cells inhibit natural killer–cell proliferation, cytotoxicity, and cytokine production: role of indoleamine 2, 3-dioxygenase and prostaglandin E2. Blood. 2008;111(3):1327–1333. PMID:17951526 DOI:10.1182/blood-2007-02-074997
21. Spaggiari G.M., Capobianco A., Becchetti S., et al. Mesenchymal stem cellnatural killer cell interactions: evidence that activated NK cells are capable of killing MSCs, whereas MSCs can inhibit IL-2-induced NK-cell proliferation. Blood. 2006;107(4):1484–1490. PMID:16239427 DOI:10.1182/blood-2005-07-2775
22. Rocher B.D., Mencalha A.L., Gomes B.E., Abdelhay E. Mesenchymal stromal cells impair the differentiation of CD14++ CD16- CD64+ classical monocytes into CD14++ CD16+ CD64++ activate monocytes. Cytotherapy. 2012;14(1):12–25. PMID: 21838603 DOI:10.3109/14653249.2011.594792
23. Chiesa S., Morbelli S., Morando S., et al. Mesenchymal stem cells impair in vivo T-cell priming by dendritic cells. Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 2011;108(42):17384– 17389. PMID:21960443 DOI:10.1073/pnas.1103650108
24. Kim J., Hematti P. Mesenchymal stem cell–educated macrophages: A novel type of alternatively activated macrophages. Exp. Hematol. 2009;37(12):1445– 1453. PMID:19772890 DOI:10.1016/j.exphem.2009.09.004
25. Di Nicola M., Carlo-Stella C., Magni M., et al. Human bone marrow stromal cells suppress T-lymphocyte proliferation induced by cellular or nonspecific mitogenic stimuli. Blood. 2002;99(10):3838– 3843.PMID:11986244 DOI:10.1182/blood.V99.10.3838
26. William T.T., Pendleton J.D., Beyer W.M., et al. Suppression of allogeneic T-cell proliferation by human marrow stromal cells: implications in transplantation. Transplantation. 2003;75(3):389– 397. PMID:12589164 DOI:10.1097/01.TP.0000045055.63901.A9
27. Le Blanc K., Tammik L., Sundberg B., et al. Mesenchymal stem cells inhibit and stimulate mixed lymphocyte cultures and mitogenic responses independently of the major histocompatibility complex. Scand. J. Immunol. 2003;57(1):11–20. PMID:12542793 DOI:10.1046/j.1365-3083.2003.01176.x
28. Glennie S., Soeiro I., Dyson P.J., et al. Bone marrow mesenchymal stem cells induce division arrest anergy of activated T cells. Blood. 2005;105(7):2821–2827. PMID:15591115 DOI:10.1182/blood-2004-09-3696
29. Duffy M.M., Ritter T., Ceredig R., Griffin M.D. Mesenchymal stem cell effects on T-cell effector pathways. Stem Cell Res. Ther. 2011;2(4):34. PMID:21861858 DOI:10.1186/scrt75
30. Ghannam S., Pène J., Moquet-Torcy G., et al. Mesenchymal stem cells inhibit human Th17 cell differentiation and function and induce a T regulatory cell phenotype. J. Immunol. 2010;185(1);302– 312. PMID:20511548 DOI:10.4049/jimmunol.0902007
31. English K., Ryan J.M., Tobin L., et al. Cell contact, prostaglandin E2 and transforming growth factor beta 1 play non-redundant roles in human mesenchymal stem cell induction of CD4+ CD25 Highforkhead box P3+ regulatory T cells. Clin. Exp. Immunol. 2009;156(1):149–160. PMID:19210524 DOI:10.1111/j.1365-2249.2009.03874.x
32. Tabera S., Pérez-Simón J.A., Díez-Campelo M., et al. The effect of mesenchymal stem cells on the viability, proliferation and differentiation of B-lymphocytes. Haematologica. 2008;93(9):1301–1309. PMID:18641017 DOI:10.3324/haematol.12857
33. Peng Y., Chen X., Liu Q., et al. Mesenchymal stromal cells infusions improve refractory chronic graft versus host disease through an increase of CD5+ regulatory B cells producing interleukin 10. Leukemia. 2015;29(3):636– 646. PMID:25034146 DOI:10.1038/leu.2014.225
34. Franquesa M., Mensah F.K., Huizinga R., et al. Human adipose tissue-derived mesenchymal stem cells abrogate plasmablast formation and induce regulatory B cells independently of T helper cells. Stem Cells. 2015;33(3):880–891. PMID:25376628 DOI:10.1002/stem.1881
35. Prockop D.J. Repair of tissues by adult stem/progenitor cells (MSCs): controversies, myths, and changing paradigms. Mol. Ther. 2009;17(6):939–946. PMID:19337235 DOI:10.1038/mt.2009.62
36. da Silva Meirelles L., Caplan A.I., Nardi N.B. In search of the in vivo identity of mesenchymal stem cells. Stem Cells. 2008;26(9):2287–2299. PMID:18566331 DOI:10.1634/stemcells.2007-1122
37. Block G.J., Ohkouchi S., Fung F., et al. Multipotent stromal cells are activated to reduce apoptosis in part by upregulation and secretion of stanniocalcin-1. Stem Cells. 2009;27(3):670–681. PMID:19267325 DOI:10.1002/stem.20080742
38. Lee R.H., Pulin A.A., Seo M.J., et al. Intravenous hMSCs improve myocardial infarction in mice because cells embolized in lung are activated to secrete the antiinflammatory protein TSG-6. Cell Stem Cell. 2009;5(1):54–63. PMID:19570514 DOI:10.1016/j.stem.2009.05.003
39. Jia X., Pan J., Li X., et al. Bone marrow mesenchymal stromal cells ameliorate angiogenesis and renal damage via promoting PI3k-Akt signaling pathway activation in vivo. Cytotherapy. 2016;18(7):838–845. PMID:27210720 DOI:10.1016/j.jcyt.2016.03.300
40. Hou Y., Ryu C.H., Jun J.A., et al. IL-8 enhances the angiogenic potential of human bone marrow mesenchymal stem cells by increasing vascular endothelial growth factor. Cell Biology Int. 2014;38(9):1050–1059. PMID:24797366 DOI:10.1002/cbin.10294
41. Bartholomew A., Sturgeon C., Siatskas M., et al. Mesenchymal stem cells suppress lymphocyte proliferation in vitro and prolong skin graft survival in vivo. Exp. Hematol. 2002;30(1):42–48. PMID:11823036
42. Zhou H.P., Yi D.H., Yu S.Q., et al. Administration of donor-derived mesenchymal stem cells can prolong the survival of rat cardiac allograft. Transplant Proc. 2006;38(9):3046–3051. PMID:17112896 DOI:10.1016/j.transproceed.2006.10.002
43. Zhang W., Qin C., Zhou Z.M. Mesenchymal stem cells modulate immune responses combined with cyclosporine in a rat renal transplantation model. Transplant. Proc. 2007;39(10):3404–3408. PMID:18089393 DOI:10.1016/j.transproceed.2007.06.092
44. De Martino M., Zonta S., Rampino T., et al. Mesenchymal stem cells infusion prevents acute cellular rejection in rat kidney transplantation. Transplant. Proc. 2010;42(4):1331–1335. PMID:20534294 DOI:10.1016/j.transproceed.2010.03.079
45. Casiraghi F., Azzollini N., Todeschini M., et al. Localization of mesenchymal stromal cells dictates their immune or proinflammatory effects in kidney transplantation. Am. J. Transplant. 2012;12(9):2373–2383. PMID:22642544 DOI:10.1111/j.1600-6143.2012.04115.x
46. Ge W., Jiang J., Arp J., et al.Regulatory T-cell generation and kidney allograft tolerance induced by mesenchymal stem cells associated with indoleamine 2, 3-dioxygenase expression. Transplantation. 2010;90(12):1312– 1320. PMID:21042238 DOI:10.1097/TP.0b013e3181fed001
47. Онищенко Н.А., Мещерин С.С., Ильинский И.М., Севастьянов В.И. Влияние мезенхимальных стволовых клеток костного мозга на развитие посттрансплантационных изменений в почке. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016;18(1):45– 52. DOI:10.15825/1995-1191-2016-1-45-52
48. Seok J., Warren H.S., Cuenca A.G., et al. Genomic responses in mouse models poorly mimic human inflammatory diseases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013;110(9):3507–3512. PMID:23401516 DOI:10.1073/pnas.1222878110
49. Mao F., Tu Q., Wang L., et al. Mesenchymal stem cells and their therapeutic applications in inflammatory bowel disease. Oncotarget. 2017;8(23):38008– 38021. PMID:28402942 DOI:10.18632/oncotarget.16682
50. Lu D., Chen B., Liang Z., et al. Comparison of bone marrow mesenchymal stem cells with bone marrow-derived mononuclear cells for treatment of diabetic critical limb ischemia and foot ulcer: a double-blind, randomized, controlled trial. Diabetes Res. Clin. Pract. 2011;92(1):26–36. PMID:21216483 DOI:10.1016/j.diabres.2010.12.010
51. Prasad V.K., Lucas K.G., Kleiner G.I., et al. Efficacy and safety of ex vivo cultured adult human mesenchymal stem cells (Prochymal™) in pediatric patients with severe refractory acute graft-versus-host disease in a compassionate use study. Biol. Blood Marrow Transplant. 2011;17(4):534–541. PMID:20457269 DOI:10.1016/j.bbmt.2010.04.014
52. Griffin M.D., Elliman S.J., Cahill E., et al. Concise review: adult mesenchymal stromal cell therapy for inflammatory diseases: how well are we joining the dots? Stem. Cells. 2013;31(10):2033–2041. PMID:23766124 DOI:10.1002/stem.1452
53. Verstockt B., Ferrante M., Vermeire S., Van Assche G. New treatment options for inflammatory bowel diseases. J. Gastroenterol. 2018;53(5):585–590. PMID:29556726 DOI:10.1007/s00535-018-1449-z
54. Perico N., Casiraghi F., Introna M., et al. Autologous mesenchymal stromal cells and kidney transplantation: a pilot study of safety and clinical feasibility. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2011;6(2):412– 422. PMID:20930086 DOI:10.2215/CJN.04950610
55. Reinders M.E., de Fijter J.W., Roelofs H., et al. Autologous bone marrowderived mesenchymal stromal cells for the treatment of allograft rejection after renal transplantation: Results of a phase I study. Stem Cells Transl. Med. 2013;2(2):107–111. PMID:23349326 DOI:10.5966/sctm.2012-0114
56. Reinders M.E., Bank J.R., Dreyer G.J., et al. Autologous bone marrow derived mesenchymal stromal cell therapy in combination with everolimus to preserve renal structure and function in renal transplant recipients. J. Transl. Med. 2014;12(1):331. PMID:25491391 DOI:10.1186/s12967-014-0331-x
57. Perico N., Casiraghi F., Gotti E., et al. Mesenchymal stromal cells and kidney transplantation: pretransplant infusion protects from graft dysfunction while fostering immunoregulation. Transplant. Int. 2013;26(9):867–878. PMID:23738760 DOI:10.1111/tri.12132
58. Perico N., Casiraghi F., Todeschini M., et al. Long-term Clinical and Immunological Profile of Kidney Transplant Patients given Mesenchymal Stromal Cell Immunotherapy. Front. Immunol. 2018;9:1359. PMID:29963053 DOI:10.3389/fimmu.2018.01359
59. Mudrabettu C., Kumar V., Rakha A., et al. Safety and efficacy of autologous mesenchymal stromal cells transplantation in patients undergoing living donor kidney transplantation: a pilot study. Nephrology. 2015;20(1):25–33. PMID:25230334 DOI:10.1111/nep.12338
60. Tan J., Wu W., Xu X., et al. Induction therapy with autologous mesenchymal stem cells in living-related kidney transplants: a randomized controlled trial. JAMA. 2012;307(11):1169– 1177. PMID:22436957 DOI:10.1001/jama.2012.316
61. Sun Q., Huang Z., Han F., et al. Allogeneic mesenchymal stem cells as induction therapy are safe and feasible in renal allografts: pilot results of a multicenter randomized controlled trial. J. Transl. Med. 2018;16(1):52–62. PMID:29514693 DOI:10.1186/s12967-018-1422-x
62. Erpicum P., Weekers L., Detry O., et al. Infusion of third-party mesenchymal stromal cells after kidney transplantation: a phase I-II, open-label, clinical study. Kidney Int. 2018. pii:S0085- 2538(18)30712-9. PMID:30528263 DOI:10.1016/j.kint.2018.08.046
63. Le Blanc K., Frassoni F., Ball L., et al. Mesenchymal stem cells for treatment of steroid-resistant, severe, acute graft-versus-host disease: a phase II study. Lancet. 2008;371(9624):1579– 1586. PMID:18468541 DOI:10.1016/S0140-6736(08)60690-X
64. Ball L.M., Bernardo M.E., Roelofs H., et al. Multiple infusions of mesenchymal stromal cells induce sustained remission in children with steroid-refractory, grade III–IV acute graft-versus-host disease. Br. J. Haematol. 2013;163(4):501–509. PMID:23992039 DOI:10.1111/bjh.12545
65. Reinders M.E., van Kooten C., Rabelink T.J., deFijter J.W. Mesenchymal stromal cell therapy for solid organ transplantation. Transplantation. 2018;102(1):35–43. PMID:28704335 DOI:10.1097/TP.0000000000001879
66. Buron F., Perrin H., Malcus C., et al. Human mesenchymal stem cells and immunosuppressive drug interactions in allogeneic responses: an in vitro study using human cells. Transplant. Proc. 2009;41(8):3347–3352. PMID:19857747 DOI:10.1016/j.transproceed.2009.08.030
67. Hoogduijn M.J., Crop M.J., Korevaar S.S., et al. Susceptibility of human mesenchymal stem cells to tacrolimus, mycophenolic acid, and rapamycin. Transplantation. 2008;86(9):1283– 1291. PMID:19005411 DOI:10.1097/TP.0b013e31818aa536
68. Hajkova M., Hermankova B., Javorkova E., et al. Mesenchymal stem cells attenuate the adverse effects of immunosuppressive drugs on distinct T cell subopulations. Stem Cell Rev. Rep. 2017;13(1):104–115. PMID:27866327 DOI:10.1007/s12015-016-9703-3
69. Popp F.C., Eggenhofer E., Renner P., et al. Mesenchymal stem cells can induce long-term acceptance of solid organ allografts in synergy with lowdose mycophenolate. Transplant. Immunol. 2008;20(1–2):55–60. PMID:18762258 DOI:10.1016/j.trim.2008.08.004
70. Eggenhofer E., Renner P., Soeder Y., et al. Features of synergism between mesenchymal stem cells and immunosuppressive drugs in a murine heart transplantation model. Transplant. Immunol. 2011;25(2–3):141–147. PMID:21704160 DOI:10.1016/j.trim.2011.06.002
71. Fulginiti V.A., Scribner R., Groth C.G., et al. Infections in recipients of liver homografts. N. Engl. J. Med. 1968;279(12):619–626. PMID:4299208
72. Vajdic C.M., van Leeuwen M.T. Cancer incidence and risk factors after solid organ transplantation. Int. J. Cancer. 2009;125(8):1747–1754. PMID:19444916 DOI:10.1002/ijc.24439
73. Casiraghi F., Remuzzi G., Abbate M., Perico N. Multipotent mesenchymal stromal cell therapy and risk of malignancies. Stem Cell Rev. Rep. 2013;9(1):65–79. PMID:22237468 DOI:10.1007/s12015-011-9345-4
74. Von Bahr L., Batsis I., Moll G., et al. Analysis of tissues following mesenchymal stromal cell therapy in humans indicates limited long-term engraftment and no ectopic tissue formation. Stem Cells. 2012;30(7):1575–1578. PMID:22553154 DOI:10.1002/stem.1118
75. Moermans C., Lechanteur C., Baudoux E., et al. Impact of cotransplantation of mesenchymal stem cells on lung function after unrelated allogeneic hematopoietic stem cell transplantation following nonmyeloablative conditioning. Transplantation. 2014;98(3):348–353. PMID:24717223 DOI:10.1097/TP.0000000000000068
Рецензия
Для цитирования:
Боровкова Н.В., Хубутия М.Ш., Ржевская О.Н., Пинчук А.В., Васильченков Д.А. Применение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток костного мозга при трансплантации почки. Трансплантология. 2019;11(1):21-36. https://doi.org/10.23873/2074-0506-2019-11-1-21-36
For citation:
Borovkova N.V., Khubutiya M.Sh., Rzhevskaya O.N., Pinchuk A.V., Vasil’chenkov D.A. Multipotent mesenchymal stem cells in renal transplantation. Transplantologiya. The Russian Journal of Transplantation. 2019;11(1):21-36. https://doi.org/10.23873/2074-0506-2019-11-1-21-36