Modulace mitochondriálního přenosu ovlivněním mezenchymálních kmenových buněk

Abstract

Mesenchymal stem cells (MSCs) have the ability to modulate the immune response. They use several mechanisms to affect the function of immune cells, and mitochondrial transfer is one of them. Recieving mitochondria from MSCs induces metabolic changes in immune cells, thereby promoting their shift to an anti-inflammatory phenotype. Due to their properties, MSCs have a potencial to be used in therapies, for example in a treatment of autoimmune diseases. The problem of MSCs-based therapies is their low efficacy, mainly due to the high mortality of stem cells after transplantation. In order to achieve at least some effect, the large number of cells is needed for application. The required number of cells can be obtained only by in vitro expansion. However, a long-term culture has a negative impact on MSCs and their immunomodulatory properties. Enhancing MSCs function could increase the efficacy of MSCs-based therapies. The aim of this thesis was to determine whether mitochondrial transfer can be modulated by stimulation of MSCs with selected factors. MSCs were treated with rapamycin, insulin-like growth factor 1 (IGF-1), interferon gamma, or oligomycin. Then the effect of these factors on mitochondria and their transfer to immune cells, metabolism, and immunomodulatory properties of MSCs was analyzed. We...

Mezenchymální kmenové buňky (mesenchymal stem cells - MSCs) mají schopnost modulovat imunitní odpověď. K působení na imunitní buňky využívají řadu mechanismů. Jedním z nich je mitochondriální přenos. Přijetí mitochondrií od MSCs indukuje v imunitních buňkách metabolické změny, a podporuje tím jejich přesmyk na protizánětlivý fenotyp. Díky svým vlastnostem mají MSCs potenciál pro využití v terapiích, například v léčbě autoimunitních onemocnění. Problémem terapií využívajících MSCs je jejich nízká účinnost, která je způsobena především vysokou úmrtností kmenových buněk po transplantaci. Aby bylo dosaženo alespoň nějakého účinku, je potřeba velkého počtu buněk, který lze získat pouze expanzí in vitro. Avšak dlouhodobá kultivace má negativní vliv na MSCs a jejich imunomodulační působení. Podpoření funkce MSCs by mohlo vést ke zvýšení účinnosti terapií. Cílem této práce bylo zjistit, zda lze stimulací MSCs vybranými faktory modulovat mitochondriální přenos. MSCs byly ovlivněny rapamycinem, růstovým faktorem podobným inzulinu 1 (insulin- like growth factor 1 - IGF-1), interferonem gama, nebo oligomycinem a následně byl zkoumán vliv těchto faktorů na mitochondrie a jejich přenos do imunitních buněk, metabolismus a imunomodulační působení MSCs. Ukázali jsme, že stimulace MSCs IGF-1, nebo oligomycinem vede...