Fettverarbeitungssystem isoliert heilungsfördernde Zellen für die Verabreichung von Krebsmedikamenten
Valentina Coccè, Anna Brini, Aldo Bruno Giannì, Valeria Sordi, Angiola Berenzi, Giulio Alessandri, Carlo Tremolada, Silvia Versari, Antonio Bosetto, Augusto Pessina · Unknown · 2018
Lipogems®-Gerät gewinnt Stammzellen während der routinemäßigen Verarbeitung
Forscher entdeckten, dass das Lipogems®-System mehr leistet als nur die Verarbeitung von Fettgewebe. Während des standardmäßigen Waschvorgangs sammeln sich wertvolle Stammzellen im Abflussbeutel des Geräts. Diese Zellen wurden bisher als Abfallmaterial entsorgt.
Die Studie verwendete einen Prototyp-Prozessor, um Fettgewebeproben von erwachsenen Spendern zu waschen. Die Wissenschaftler stellten fest, dass der Abflussbeutel nicht nur Öl und Blutrückstände enthielt, sondern auch lebende, gesunde Zellen. Diese isolierten Zellen ließen sich im Labor problemlos kultivieren und zeigten alle typischen Merkmale mesenchymaler Stromazellen (regenerative Zellen, die Heilungsprozesse unterstützen).
Isolierte Zellen zeigen echte Stammzelleigenschaften
Das Forschungsteam führte mehrere Tests durch, um zu bestätigen, dass es sich bei diesen Zellen um echte Stammzellen handelt. Die Zellen wiesen die korrekten Oberflächenmarker auf, die mesenchymale Stromazellen identifizieren. Sie waren positiv für Marker wie CD73, CD90, CD105 und CD44. Sie waren negativ für Blutzellmarker, was bestätigte, dass keine Kontamination vorlag.
Die Zellen demonstrierten ihre Stammzelleigenschaften außerdem durch:
Zuverlässiges Wachstum und Vermehrung in Kultur
Koloniebildung aus einzelnen Zellen
Differenzierung sowohl in Knochenzellen als auch in Fettzellen bei entsprechender Stimulation
Diese Fähigkeiten bestätigen, dass die Zellen ihr regeneratives Potenzial nach der Isolierung beibehalten.
Zellen erfolgreich mit dem Krebsmedikament Paclitaxel beladen
Eine zentrale Erkenntnis betraf die Beladung dieser Stammzellen mit Paclitaxel, einem gängigen Chemotherapeutikum. Die Zellen nahmen das Medikament auf und setzten es später in Mengen frei, die in Labortests Krebszellen abtöteten. Dies funktionierte bei mehreren Krebszelllinien.
Als die Forscher medikamentenbeladene Stammzellen in die Nähe von Krebszellen platzierten, stoppte das Tumorwachstum. Die Zellen setzten ausreichend Wirkstoff frei, um die Vermehrung der Krebszellen zu hemmen. Dies deutet darauf hin, dass Stammzellen als lebende Wirkstoffträger dienen könnten.
Keine Enzyme für die Zellisolierung erforderlich
Herkömmliche Methoden zur Extraktion von Stammzellen aus Fettgewebe erfordern Enzyme, um das Gewebe aufzuschließen. Die enzymatische Verarbeitung wirft regulatorische Bedenken auf und kann Zellen schädigen. Der Lipogems®-Ansatz vermeidet dies vollständig.
Das geschlossene, sterile System verwendet ausschließlich mechanische Verarbeitung und Kochsalzwaschung. Keine Chemikalien oder Enzyme kommen mit den Zellen in Kontakt. Diese Einfachheit verbessert die Sicherheit und erleichtert die Standardisierung des Prozesses für die medizinische Anwendung.
Verfahren erfüllt strenge Sicherheitsstandards der Herstellung
Medizinische Aufsichtsbehörden verlangen, dass zellbasierte Behandlungen den Regeln der Guten Herstellungspraxis folgen. Das automatisierte, geschlossene Lipogems®-System hilft, diese Anforderungen zu erfüllen. Der Prototyp-Prozessor steuerte alle Bewegungen digital und gewährleistete so gleichbleibende Ergebnisse.
Die Forscher schlagen vor, den Standard-Abflussbeutel durch eine Zellkulturkammer zu ersetzen. Dies würde ein einzelnes Gerät schaffen, das Stammzellen in einem Schritt isoliert und kultiviert. Ein solches System würde die sterile, geschlossene Umgebung aufrechterhalten, die Regulierungsbehörden bevorzugen.
Zukunftspotenzial für regenerative Medizin und Krebsbehandlung
Diese Laborstudie eröffnet zwei vielversprechende Richtungen. Erstens könnten die isolierten Zellen die Geweberegeneration bei Patienten unterstützen. Zweitens könnten sie Krebsmedikamente direkt zu Tumoren transportieren und dabei gesundes Gewebe schonen.
Die Forscher weisen darauf hin, dass Stammzellen aus Fettgewebe praktische Vorteile bieten. Fett ist bei den meisten Patienten reichlich vorhanden. Die Entnahme erfordert nur minimal-invasive Eingriffe. Die Zellen wachsen gut und behalten ihre heilungsfördernden Eigenschaften über mehrere Generationen hinweg.
Diese Studie wurde vollständig im Labor durchgeführt, nicht an Patienten. Weitere Forschung wird zeigen, ob medikamentenbeladene Stammzellen beim Menschen sicher und wirksam funktionieren. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Lipogems®-Plattform über ihre derzeitigen Anwendungen in der Gelenkreparatur und Geweberegeneration hinaus eingesetzt werden könnte.
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Diese Zusammenfassung beschreibt Laborforschung zur Zellisolierung und Wirkstoffverabreichung. Sie stellt keine zugelassene Behandlung für Krebs dar. Patienten sollten alle Behandlungsoptionen mit ihren behandelnden Ärzten besprechen.
Quelle: Coccè et al., Unbekannt, 2018.
Originalpublikation
A Nonenzymatic and Automated Closed-Cycle Process for the Isolation of Mesenchymal Stromal Cells in Drug Delivery Applications
Valentina Coccè, Anna Brini, Aldo Bruno Giannì, Valeria Sordi, Angiola Berenzi, Giulio Alessandri, Carlo Tremolada, Silvia Versari, Antonio Bosetto, Augusto Pessina · Unknown · 2018
The adipose tissue is a good source of mesenchymal stromal cells that requires minimally invasive isolation procedures. To ensure reproducibility, efficacy, and safety for clinical uses, these procedures have to be in compliant with good manufacturing practices. Techniques for harvesting and processing human adipose tissue have rapidly evolved in the last years, and Lipogems® represents an innovative approach to obtain microfragmented adipose tissue in a short time, without expansion and/or enzymatic treatment. The aim of this study was to assess the presence of mesenchymal stromal cells in the drain bag of the device by using a prototype Lipogems processor to wash the lipoaspirate in standardized condition. We found that, besides oil and blood residues, the drain bag contained single isolated cells easy to expand and with the typical characteristics of mesenchymal stromal cells that can be loaded with paclitaxel to use for drug-delivery application. Our findings suggest the possibility to replace the drain bag with a “cell culture chamber” obtaining a new integrated device that, without enzymatic treatment, can isolate and expand mesenchymal stromal cells in one step with high good manufacturing practices compliance. This system could be used to obtain mesenchymal stromal cells for regenerative purposes and for drug delivery.