Morbo di Crohn (CD) è una comune malattia infiammatoria cronica del piccolo e grande intestino ed è pensato per derivare da un'inadeguata risposta del sistema immunitario dell'ospite a microbi intestinali7,8. Recenti studi hanno dimostrato che cellule staminali mesenchimali (MSCs) sia murine ed umane possono sopprimere l'infiammazione in modelli murini di infiammazione intestinale1,3,4,5. Non ci sono più studi clinici in corso che utilizzano MSCs umane derivate da midollo osseo o tessuto adiposo per il trattamento di pazienti con malattia infiammatoria intestinale (IBD), che include CD9. Due percorsi per la terapia di MSC sono stati utilizzati in questi studi clinici: uno riguarda l'infusione sistemica (cioè, per via endovenosa) di MSCs per IBD luminal (incluso CD) e l'altro prevede l'applicazione localizzata/iniezione di cellule staminali in fistola tratto di pazienti con CD perianale. In una recente meta-analisi della terapia MSC per IBD, sistemico (cioè, per via endovenosa) terapia MSC per IBD luminal (incluso CD) era efficace in fino a 40% (IC 95%: 7-79%) dei pazienti, mentre l'efficacia era molto più alto, al 61% (95% CI: 36-85%), quando MSCs sono stati iniettati localmente nel malato CD fistola9. Uno studio multicentrico di fase recente III randomizzato controllato verso placebo di cellule staminali allogeniche adipose iniettato direttamente nella fistola perianale di CD pazienti hanno mostrato statisticamente significativa prova clinica e radiologica delle fistole perianali, guarigione, che confermano i risultati delle meta-analisi10. Le ragioni per la bassa efficacia della terapia MSC data per via endovenosa per CD luminal è stato adeguatamente studiato, ma uno dei motivi potrebbe essere l'homing inadeguata delle MSCs al sito di infiammazione. Murino in modelli di infiammazione colica hanno dimostrato che solo una piccola percentuale di cellule staminali mesenchimali (1-5%) iniettato per via endovenosa raggiungono il colon infiammato; MSCs rimanenti vengono filtrati dai polmoni (effetto di primo passaggio)1,2 ,5,11,12. Più studi di ricerca murino quindi usato la via intraperitoneale (i.p.) per la somministrazione di MSC in modelli animali di colite4. Tuttavia, essi hanno anche dimostrato che solo una piccola frazione delle cellule di raggiungere e attecchire il colon e che l'efficacia è collegata alla secrezione di fattori paracrini solubili, come proteina di fattore di necrosi tumorale-inducible gene 6 (TSG-6)2. Il meccanismo MSC di immunosoppressione e guarigione comporta un approccio multipronged che coinvolge paracrina; fattori di prossimità-indipendente delle cellule, come STG-6; e fattori di prossimità-dipendente, cellulare come programmato la morte-legante 1 (PD-L1); o Jagged 1. Localizzazione di MSC al sito di infiammazione può pertanto efficacia aumentata9,13. Infatti, un recente studio ha mostrato che MSCs impiantati direttamente presso il sito della lesione colica provocato la guarigione secernendo promuovere l'angiogenesi endoteliali fattore di crescita vascolare (VEGF). D'altra parte, un effetto di guarigione minimo è stato notato dopo iniezione endovenosa5. Per aumentare la loro localizzazione al sito di infiammazione (cioè, il piccolo intestino in topi SAMP), è stata sviluppata questa tecnica di iniezione intracardiaca ultrasuono-guida per l'amministrazione di MSC nel ventricolo sinistro. Immagine-guida iniezione assicura un'iniezione precisa, che conduce ad un più alto tasso di successo e diminuita morbilità e mortalità. Inoltre, l'iniezione di cellule staminali mesenchimali nel ventricolo di sinistra li recapita alla circolazione arteriosa, dove si possono raggiungere il piccolo intestino infiammato prima di diventare intrappolati nei polmoni.
In questo studio, MSCs derivate da midollo osseo umano (hMSCs) sono stati usati per l'iniezione nel modello murino di SAMP-1/YitFc (SAMP) di CD14. SAMP è un modello murino spontaneo ben caratterizzato di infiammazione cronica che si sviluppa l'infiammazione di piccolo intestino con quasi 100% penetranza14. L'infiammazione si sviluppa in risposta alla microflora in assenza di qualsiasi manipolazione chimica, immunologici o genetici e umana CD11è molto simile. Pari età e del sesso senza infiammazione AKR/J (AKR) topi, topi di controllo parentale di SAMP, sono stati usati in questo studio.
Il hMSCs sono stati isolati e ampliato in laboratorio da campioni di midollo osseo (BM) ottenuti da donatori normali, non identificati dopo consenso informato utilizzando validati e pubblicati in precedenza protocolli15,16. Dopo isolamento ed espansione, la capacità MSC in osteogenica, adipogenico, differenziazione chondrogenic è stata valutata in laboratorio da più saggi15. L'analisi funzionale osteogenico è stato effettuato impiantando cubi in ceramica di idrossiapatite/tricalcio fosfato matrice contenente hMSCs sottocute in immunocompromised di topi SCID CB17-Prkdc17. Il dosaggio di cubo dimostra osteogenesi e Condrogenesi potenziali ed è considerato la prova definitiva per la valutazione individuale MSC preparazioni17. Per visualizzare hMSCs in vivo dopo l'iniezione, è stato utilizzato lentivirus trasduce hMSCs con costruzione di gene reporter triple che consiste di luciferasi di lucciola (fl), la proteina fluorescente rossa monomerica (mRFP) e chinasi della timidina virale di simplex di erpete (ttk ), guidato da un modificate myeloproliferative sarcoma virus (mnd) promotore18. La luciferasi di lucciola al reporter triple sono un enzima che luciferina iniettato copritrici a ossiluciferina in hMSCs e produce luce fotoni/bianco. Questo è rilevato dalla telecamera sensibile charge coupled device (CCD) (bioluminescenza) in un in vivo optical imaging sistema, consentendo la visualizzazione di live hMSCs in topi. Bioluminescenza imaging (BLI) è una tecnica sensibile che può essere utilizzata in serie per tenere traccia delle cellule e per l'analisi ex vivo . L'uso di un promotore forte mnd spinge l'espressione continua della costruzione di gene reporter triple fusion e consente l'imaging delle hMSCs iniettato per più di 16 settimane19. Il hMSCs sono difficili da trasdurre e hanno un'efficienza di trasduzione basso. Utilizzando un protocollo ottimizzato, è stata migliorata l'efficienza di trasduzione hMSCs e l'espressione del transgene è stata rafforzata18. Utilizzando mRFP espressione (uno dei geni reporter triple) in citometria a flusso, è stata dimostrata la capacità di trasdurre hMSCs con un'alta efficienza di fino a 83%. In vivo cubo dosaggi e saggi di differenziazione ha dimostrato la capacità di differenziarsi in condrociti, adipociti e osteociti17il hMSCs trasdotte.