Klinisches Potential von mesenchymalen Stromazellen bei neurometabolischen Krankheiten in der Pädiatrie

Abstract

Multipotente mesenchymale Stromazellen (MSC) spielen eine wichtige Rolle als supportives Stroma hämatopoetischer Stammzellen, in der Immunmodulation und der Gewebsregeneration. Diese Untersuchung stellt das Potential von MSC in den Fokus, als Instrument der Zelltherapie in der Behandlung von lysosomalen Speichererkrankungen und anderen neurometabolischen Erkrankungen im Kindesalter zu fungieren. Durch die vergleichbare enzymatische Aktivität von MSC zu gesunden Fibroblasten, der Fähigkeit, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden und sich auch in anderen Organen anzusiedeln, und zudem multipotent zu differenzieren, bieten sich diese Zellen zur Korrektur des Stoffwechsel von enzymdefizienten Patienten an.

MSC wurden aus Knochenmark isoliert und unter verschiedenen Bedingungen ex vivo expandiert. Isolierte humane Thrombozyten und FFP (fresh frozen plasma) wurde als Ersatz von FCS (fetal calf serum) untersucht, um optimale Kulturbedingungen nach GMP (good medical practice) zu gewährleisten. MSC waren bezüglich der Morphologie und des Imunophänotyps unverändert. Enzymassays zeigten nicht nur adäquate Enzymaktivitäten von beta-Hexosaminidase A, beta-Hexosaminidase A und B, Arylsulfatase A (ASA), and beta-Galaktosidase, die defekten Enzyme von vier gut bekannten neurometabolischen Erkrankungen, sondern auch die Sekretion von ASA in das Kulturmedium. In Co-Kultur waren ASA defiziente Fibroblasten von Patienten mit Metachromatischer Leukodystrophie in der Lage, beträchtliche Mengen des Enzyms aufzunehmen. Nicht zuletzt konnte das Homing humaner MSC in Mäusen gezeigt werden. hMSC, die zuvor mit GFP (green fluorescent protein) markiert worden waren, wurden im Lungengewebe der NOD/LtSz-Rag-/- - Mäusen gefunden.

Multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) play an important role in stromal support for hematopoietic stem cells, immune modulation, and tissue regeneration. This study focuses on the potential of MSCs as cellular therapeutic tools in lysosomal storage diseases and other neurometabolic diseases in children. As MSCs produce comparable amounts of lysosomal enzyme activities as healthy fibroblasts, migrate into the brain and other organs, and differentiate multipotentially these cells lend themselves to provide metabolic correction when administered to enzyme-deficient patients.

MSCs were isolated from bone marrow aspirates and expanded ex vivo under various culture conditions. Isolated human thrombozytes and fresh frozen plasma (FFP) was examined to replace FCS (fetal calf serum) and thus providing optimal good medical practice (GMP)-conform culture conditions. MSCs showed the typical morphology and immunophenotype. Enzyme assays displayed not only adequate activities of â-hexosaminidase A, total â-hexosaminidase, arylsulfatase A (ASA), and â-galactosidase, representing defective enzymes in four well-known neurometabolic diseases, but also the secretion of significant amounts of ASA into the media. In coculture experiments, ASA deficient fibroblasts from patients with metachromatic leukodystrophy, were able to take up appreciable amounts of the enzyme. Last but not least homing of hMSCs was shown in rodents. hMSCs, that were in advance marked with green fluorescent protein (GFP), were found in pulmonary tissue of the NOD/LtSz-Rag-/- - Mice.