Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.



СІМЕЙНІ ЛІКАРІ ТА ТЕРАПЕВТИ

НЕВРОЛОГИ, НЕЙРОХІРУРГИ, ЛІКАРІ ЗАГАЛЬНОЇ ПРАКТИКИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

КАРДІОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, РЕВМАТОЛОГИ, НЕВРОЛОГИ, ЕНДОКРИНОЛОГИ

СТОМАТОЛОГИ

ІНФЕКЦІОНІСТИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, ГАСТРОЕНТЕРОЛОГИ, ГЕПАТОЛОГИ

ТРАВМАТОЛОГИ

ОНКОЛОГИ, (ОНКО-ГЕМАТОЛОГИ, ХІМІОТЕРАПЕВТИ, МАМОЛОГИ, ОНКО-ХІРУРГИ)

ЕНДОКРИНОЛОГИ, СІМЕЙНІ ЛІКАРІ, ПЕДІАТРИ, КАРДІОЛОГИ ТА ІНШІ СПЕЦІАЛІСТИ

ПЕДІАТРИ ТА СІМЕЙНІ ЛІКАРІ

АНЕСТЕЗІОЛОГИ, ХІРУРГИ

"Kidneys" Том 10, №4, 2021

Back to issue

The opportunity of stem cells application in kidney transplantation: clinical studies (review)

Authors: Вороняк О.С., Зограб’ян Р.О.
Національний інститут хірургії та трансплантології імені О.О. Шалімова, м. Київ, Україна

Categories: Nephrology

Sections: Specialist manual

print version


Summary

Трансплантація нирки беззаперечно залишається оптимальним методом лікування термінальної стадії ниркової недостатності, а її результат залежить від імунної реакції організму реципієнта на пересаджений орган. Побічні ефекти сучасних імуносупресивних препаратів, такі як нефротоксичність, опортуністична інфекція і підвищений ризик онкологічних захворювань, негативно впливають на довгострокові результати трансплантації. Останніми роками дослідження властивостей і можливості використання стовбурових клітин викликали значний інтерес та очікування. Біологічні характеристики стовбурових клітин, що включають багаторядну диференціацію, самонаведення, паракринний ефект, імуномодуляцію, здатність пригнічувати імунну відповідь хазяїна проти трансплантата, що лежать в основі гострого й хронічного відторгнення трансплантата, відкрили нові горизонти для застосування їх при трансплантації нирки. Проведені дослідження показують, що біологічна активність стовбурових клітин залежить від стану організму реципієнта, а безпека й ефективність їх клінічного застосування залишаються суперечливими. Використання стовбурових клітин на тваринних моделях з нирковою недостатністю показує кращі результати в післяопераційному періоді і дає можливість для проведення клінічних досліджень у контексті створення альтернативної індукційної терапії при трансплантації нирки. Літературний аналіз доклінічної ефективності застосування стовбурових клітин при хронічній нирковій недостатності й алотрансплантації нирки в лабораторних тварин показав їх унікальний потенціал для покращання функції і відновлення пошкодженої нирки, а також наявність імуносупресивних ефектів, які включають пригнічення проліферації Т-клітин, дозрівання дендритних клітин та індукцію Т-регуляторних клітин, що може покращити віддалені результати алотрансплантації нирки. Цей огляд узагальнює результати проведених раніше досліджень і має на меті надати об’єктивну точку зору, засновану на всебічному аналізі наявних у даний час переваг і недоліків впровадження терапії на основі стовбурових клітин при трансплантації нирки, і висвітлити аспекти, що потребують подальших досліджень.

Трансплантация почки, безусловно, остается оптимальным методом лечения терминальной стадии почечной недостаточности, а результат зависит от иммунной реакции организма реципиента на пересаженный орган. Побочные эффекты современных иммуносупрессивных препаратов, такие как нефротоксичность, оппортунистическая инфекция и повышенный риск онкологических заболеваний, негативно влияют на долгосрочные результаты трансплантации. В последние годы исследование свойств и возможности использования стволовых клеток вызвало значительный интерес и ожидания. Биологические характеристики стволовых клеток, включающие многорядную дифференциацию, самонаведение, паракринный эффект, иммуномодуляцию, способность ингибировать иммунный ответ хозяина против трансплантата, лежащие в основе острого и хронического отторжения трансплантата, открыли новые горизонты для их применения при трансплантации почки. Проведенные исследования показывают, что биологическая активность стволовых клеток зависит от состояния организма реципиента, а безопасность и эффективность их клинического применения остаются противоречивыми. Использование стволовых клеток на животных моделях с почечной недостаточностью показывает лучшие результаты в послеоперационном периоде и дает возможность проведения клинических исследований в контексте создания альтернативной индукционной терапии при трансплантации почки. Литературный анализ доклинической эффективности применения стволовых клеток при хронической почечной недостаточности и аллотрансплантации почки у лабораторных животных показал их уникальный потенциал для улучшения функции и восстановления поврежденной почки, а также наличие иммуносупрессивных эффектов, включающих ингибирование пролиферации Т-клеток, созревание дендритных клеток и индукцию Т-регуляторных клеток, что может улучшить отдаленные результаты аллотрансплантации почки. Этот обзор обобщает результаты проведенных ранее исследований и имеет цель представить объективную точку зрения, основанную на всестороннем анализе имеющихся в настоящее время преимуществ и недостатков внедрения терапии на основе стволовых клеток при трансплантации почки, и осветить аспекты, требующие дальнейших исследований.

Kidney transplantation remains the optimal method of end-stage renal disease treatment, but the result of such ope­rations depends on the immune response of the recipient to the transplanted organ. Side effects of modern immunosuppressive drugs, such as nephrotoxicity, opportunistic infection, and increased risk of cancer, negatively affect the long-term results of transplantation. In recent years, studies of the properties and uses of stem cells have aroused considerable interest and expectations. The biological characteristics of stem cells, inclu­ding multi-row differentiation, self-guidance, paracrine effects, immunomodulation, ability to suppress the immune response against graft, have opened new horizons for their use in kidney transplantation, but according to different studies, the safety and effectiveness of stem cells clinical use remain controversial. The use of stem cells in animal models with renal failure shows better results in the postoperative period and provides an opportunity for clinical research in the context of creating alternative induction therapy in kidney transplantation. The preclinical efficiency of stem cells in the chronic renal failure model and renal allotransplantation in laboratory animals showed their unique potential to improve function and repair the damaged kidney. They also demonstrate immunosuppressive effects that realize in the inhibition of T-cell proliferation and dendritic cells maturation, the induction of Т-regulatory cells, which can improve the long-term results of kidney allotransplantation. This review summarizes the results of previous studies and is aimed to provide an objective point of view based on a comprehensive analysis of currently known advantages and disadvantages of stem cell therapy in kidney transplantation and highlights aspects that require further research.


Keywords

трансплантація нирки; стовбурові клітини; індукційна терапія; ниркова недостатність; огляд літератури

трансплантация почки; стволовые клетки; индукционная терапия; почечная недостаточность; обзор литературы

kidney transplantation; stem cells; induction therapy; renal failure; literature review


For the full article you need to subscribe to the magazine.


Bibliography

  1. Coemans M., Süsal C., Döhler B., Anglicheau D., Giral M., Bestard O., Legendre C., Emonds M.P., Kuypers D., Molenberghs G., Verbeke G., Naesens M. Analyses of the short- and long-term graft survival after kidney transplantation in Europe between 1986 and 2015. Kidney Int. 2018 Nov. 94(5). 964-973. doi: 10.1016/j.kint.2018.05.018. Epub 2018 Jul 24. PMID: 30049474.
  2. Justiz Vaillant A.A., Mohseni M. Chronic Transplantation Rejection. 2021 Jul 18. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2021 Jan. PMID: 30571056.
  3. Stoumpos S., Jardine A.G., Mark P.B. Cardiovascular morbidity and mortality after kidney transplantation. Transpl. Int. 2015 Jan. 28(1). 10-21. doi: 10.1111/tri.12413. Epub 2014 Aug 20. PMID: 25081992.
  4. Tufton N., Ahmad S., Rolfe C., Rajkariar R., Byrne C., Chowdhury T.A. New-onset diabetes after renal transplantation. Diabet Med. 2014 Nov. 31(11). 1284-92. doi: 10.1111/dme.12534. PMID: 24975051.
  5. Rama I., Grinyó J.M. Malignancy after renal transplantation: the role of immunosuppression. Nat. Rev. Nephrol. 2010 Sep. 6(9). 511-9. doi: 10.1038/nrneph.2010.102. PMID: 20736984.
  6. Kotton C.N., Fishman J.A. Viral infection in the renal transplant recipient. J. Am. Soc. Nephrol. 2005 Jun. 16(6). 1758-74. doi: 10.1681/ASN.2004121113. Epub 2005 Apr 13. PMID: 15829710.
  7. Tsai Y.F., Liu F.C., Kuo C.F., Chung T.T., Yu H.P. Graft outcomes following immunosuppressive therapy with different combinations in kidney transplant recipients: a nationwide cohort study. Ther. Clin. Risk Manag. 2018 Jun 12. 14. 1099-1110. doi: 10.2147/TCRM.S164323. PMID: 29928125; PMCID: PMC6003295.
  8. Foley R.N., Chen S.C., Solid C.A., Gilbertson D.T., Collins A.J. Early mortality in patients starting dialysis appears to go unregistered. Kidney Int. 2014 Aug. 86(2). 392-8. doi: 10.1038/ki.2014.15. Epub 2014 Feb 12. PMID: 24522495.
  9. 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 Apr 2. 284(5411). 143-7. doi: 10.1126/science.284.5411.143. PMID: 10102814.
  10. Divya M.S., Roshin G.E., Divya T.S., Rasheed V.A., Santhoshkumar T.R., Elizabeth K.E., James J., Pillai R.M. Umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells consist of a unique population of progenitors co-expressing mesenchymal stem cell and neuronal markers capable of instantaneous neuronal differentiation. Stem Cell. Res. Ther. 2012 Dec 19. 3(6). 57. doi: 10.1186/scrt148. PMID: 23253356; PMCID: PMC3580487.
  11. Dominici M., Le Blanc K., Mueller I., Slaper-Cortenbach I., Marini F., Krause D., Deans R., Keating A., Prockop Dj., Horwitz E. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006. 8(4). 315-7. doi: 10.1080/14653240600855905. PMID: 16923606.
  12. Соловьева В.В., Тазетдинова Л.Г., Ризванов А.А. Выделение, культивирование и биохимический анализ первичных клеток человека: учебное пособие. Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2018. 114 с.
  13. Luz-Crawford P., Kurte M., Bravo-Alegría J., Contreras R., Nova-Lamperti E., Tejedor G., Noël D., Jorgensen C., Figueroa F., Djouad F., Carrión F. Mesenchymal stem cells generate a CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cell population during the differentiation process of Th1 and Th17 cells. Stem Cell. Res. Ther. 2013 Jun 4. 4(3). 65. doi: 10.1186/scrt216. PMID: 23734780; PMCID: PMC3706898.
  14. Chiesa S., Morbelli S., Morando S., Massollo M., Marini C., Bertoni A., Frassoni F., Bartolomé S.T., Sambuceti G., Traggiai E., Uccelli A. Mesenchymal stem cells impair in vivo T-cell priming by dendritic cells. Proc. Natl Acad. Sci USA. 2011 Oct 18. 108(42). 17384-9. doi: 10.1073/pnas.1103650108. Epub 2011 Sep 29. PMID: 21960443; PMCID: PMC3198360.
  15. Djouad F., Charbonnier L.M., Bouffi C., Louis-Plence P., Bony C., Apparailly F., Cantos C., Jorgensen C., Noël D. Mesenchymal stem cells inhibit the differentiation of dendritic cells through an interleukin-6-dependent mechanism. Stem Cells. 2007 Aug. 25(8). 2025-32. doi: 10.1634/stemcells.2006-0548. Epub 2007 May 17. PMID: 17510220.
  16. Лісяний М.І. Мезенхімальні стовбурові клітини та їх імунні властивості. Фізіол. журн. 2013. Т. 59. № 3.
  17. Spaas J.H., De Schauwer C., Cornillie P., Meyer E., Van Soom A., Van de Walle G.R. Culture and characterisation of equine peripheral blood mesenchymal stromal cells. Vet. J. 2013. 195. 107-113. doi: 10.1016/j.tvjl.2012.05.006.
  18. Lu Y., Liu J., Liu Y., Qin Y., Luo Q., Wang Q., Duan H. TLR4 plays a crucial role in MSC-induced inhibition of NK cell function. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015. 464. 541-547. doi: 10.1016/j.bbrc.2015.07.002.
  19. Corcione A., Benvenuto F., Ferretti E., Giunti D., Cappiello V., Cazzanti F., et al. Human mesenchymal stem cells modulate B-cell functions. Blood. 2006. 107. 367-372. doi: 10.1182/blood-2005-07-2657.
  20. Eggenhofer E., Benseler V., Kroemer A., Popp F.C., Geissler E.K., Schlitt H.J., Baan C.C., Dahlke M.H., Hoogduijn M.J. Mesenchymal stem cells are short-lived and do not migrate beyond the lungs after intravenous infusion. Front. Immunol. 2012 Sep 26. 3. 297. doi: 10.3389/fimmu.2012.00297. PMID: 23056000; PMCID: PMC3458305.
  21. Batsali A.K., Kastrinaki M.C., Papadaki H.A., Pontikoglou C. Mesenchymal stem cells derived from Whartonʼs Jelly of the umbilical cord: biological properties and emerging clinical applications. Curr. Stem Cell. Res. Ther. 2013 Mar. 8(2). 144-55. doi: 10.2174/1574888x11308020005. PMID: 23279098.
  22. Бабийчук Л.А., Рязанцев В.В., Зубова О.Л., Зубов П.М. Гемопоэтические стволовые клетки кордовой крови: новые методы выделения и криоконсервирования. Трансплантологія. 2007. Т. 9. № 1. С. 13-15.
  23. Zhang Z., Lin H., Shi M. et al. Human umbilical cord mesenchymal stem cells improve liver function and ascites in decompensated liver cirrhosis patients. J. Gastroenterol. Hepatol. 2012. 2. P. 112-120.
  24. Jiang R., Han Z., Zhuo G. et al. Transplantation of placentaderived mesenchymal stem cells in type 2 diabetes: a pilot study. Front. Med. 2011. 5. P. 94-100.
  25. Chambers D., Enever D., Ilic N. A phase 1b study of placenta-derived mesenchymal stromal cells in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Respirology. 2014. 19. P. 1013-1018. DOI: 10.1111/resp.12343.
  26. Perico N., Casiraghi F., Introna M., Gotti E., Todeschini M., Cavinato R.A., Capelli C., Rambaldi A., Cassis P., Rizzo P., Cortinovis M., Marasà M., Golay J., Noris M., Remuzzi G. Autologous mesenchymal stromal cells and kidney transplantation: a pilot study of safety and clinical feasibility. Clin. J. Am. Soc. Nephrol. 2011 Feb. 6(2). 412-22. doi: 10.2215/CJN.04950610. Epub 2010 Oct 7. PMID: 20930086; PMCID: PMC3052234.
  27. Tan J., Wu W., Xu X., Liao L., Zheng F., Messinger S., Sun X., Chen J., Yang S., Cai J., Gao X., Pileggi A., Ricordi C. Induction therapy with autologous mesenchymal stem cells in living-related kidney transplants: a randomized controlled trial. JAMA. 2012 Mar 21. 307(11). 1169-77. doi: 10.1001/jama.2012.316. PMID: 22436957.
  28. Ciancio G., Sageshima J., Akpinar E., Gaynor J.J., Chen L., Zarak A., Hanson L., Tueros L., Guerra G., Mattiazzi A., Kupin W., Roth D., Ricordi C., Burke G.W. 3rd. A randomized pilot study of donor stem cell infusion in living-related kidney transplant recipients receiving alemtuzumab. Transplantation. 2013 Nov 15. 96(9). 800-6. doi: 10.1097/TP.0b013e3182a0f68c.
  29. Erpicum P., Weekers L., Detry O., Bonvoisin C., Delbouille M.H., Grégoire C., Baudoux E., Briquet A., Lechanteur C., Maggipinto G., Somja J., Pottel H., Baron F., Jouret F., Beguin Y. Infusion of third-party mesenchymal stromal cells after kidney transplantation: a phase I-II, open-label, clinical study. Kidney Int. 2019 Mar. 95(3). 693-707. doi: 10.1016/j.kint.2018.08.046. Epub 2018 Dec 6. PMID: 30528263.
  30. Sun Q., Huang Z., Han F., Zhao M., Cao R., Zhao D., Hong L., Na N., Li H., Miao B., Hu J., Meng F., Peng Y., Sun Q. 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 Mar 7. 16(1). 52. doi: 10.1186/s12967-018-1422-x. PMID: 29514693; PMCID: PMC5842532.
  31. Perico N., Casiraghi F., Todeschini M., Cortinovis M., Gotti E., Portalupi V., Mister M., Gaspari F., Villa A., Fiori S., Introna M., Longhi E., Remuzzi G. Long-Term Clinical and Immunological Profile of Kidney Transplant Patients Given Mesenchymal Stromal Cell Immunotherapy. Front. Immunol. 2018 Jun 14. 9. 1359. doi: 10.3389/fimmu.2018.01359. PMID: 29963053; PMCID: PMC6014158. doi: 10.3389/fimmu.2018.01359. 
  32. Wolbank S., Stadler G., Peterbauer A., Gillich A., Karbiener M., Streubel B., Wieser M., Katinger H., van Griensven M., Redl H., Gabriel C., Grillari J., Grillari-Voglauer R. Telomerase immortalized human amnion- and adipose-derived mesenchymal stem cells: maintenance of differentiation and immunomodulatory characteristics. Tissue Eng. Part A. 2009 Jul. 15(7). 1843-54. doi: 10.1089/ten.tea.2008.0205. PMID: 19125642; PMCID: PMC3092731.
  33. Parolini O., Alviano F., Bagnara G.P., Bilic G., Bühring H.J., Evangelista M., Hennerbichler S., Liu B., Magatti M., Mao N., Miki T., Marongiu F., Nakajima H., Nikaido T., Portmann-Lanz C.B., Sankar V., Soncini M., Stadler G., Surbek D., Takahashi T.A., Redl H., Sakuragawa N., Wolbank S., Zeisberger S., Zisch A., Strom S.C. Concise review: isolation and characterization of cells from human term placenta: outcome of the first international Workshop on Placenta Derived Stem Cells. Stem Cells. 2008 Feb. 26(2). 300-11. doi: 10.1634/stemcells.2007-0594. Epub 2007 Nov 1. PMID: 17975221.
  34. Miki T. Amnion-derived stem cells: in quest of clinical applications. Stem Cell Res Ther. 2011 May 19. 2(3). 25. doi: 10.1186/scrt66. PMID: 21596003; PMCID: PMC3152995.

Back to issue