Identification and characterization of side population (SP) cells in preparation for cell therapy of muscle disease

Ph.d.-afhandlingen udgår fra Institut for Medicinsk Biologi og Klinisk Institut, Syddansk Universitet.

Degenererende muskelsygdomme som f.eks. Duchennes muskeldystrofi kan i dag ikke helbredes, dog har fremskridt inden for celleterapi nu åbnet en mulighed for at erstatte eller reparere beskadiget/syg muskulatur med stamceller. I modsætning til den syge muskel har normal skeletmuskulatur en høj regenerationskapacitet, der hovedsagligt afhænger af den klassiske muskelstamcelle, satellitcellen. Inden for de senere år har man dog påvist, at også andre typer af celler kan bidrage til muskelgendannelse. Nogle af disse, benævnt side population (SP)-celler, er vha. fluorescensaktiveret cellesortering blevet isoleret fra muskler, nyrer, knoglemarv og hud på basis af deres evne til at ekskludere Hoechst 33342 via mdr-transportere. Studier af disse SP-celler har vist, at de kan penetrere karvæggen og indgå i regenerationen af muskler, og man har derfor foreslået disse celler som et muligt alternativ til satellitceller i forbindelse med stamcelleterapi af muskelsygdomme.

I denne ph.d.-afhandling beskrives for første gang, at SP-celler også findes i den stromale vaskulære fraktion (SVF), som indeholdes i fedtvæv, og at den ikkehæmatopoietiske subfraktion (SVF-SPCD45-) evt. udgør en ny og mere tilgængelig kilde af celler, der kan anvendes ved behandling af muskeltab. I forbindelse med dette arbejde blev den komplekse SP-cellesorteringsprotokol etableret i vort laboratorium og anvendt til identifikation af fedt- og muskel-SP-celler samt den dårligt beskrevne SP-fraktion i human knoglemarv. I sammenligning med den ikkesorterede SVF var den isolerede SVF-SPCD45- beriget med celler, der indgik i dannelsen af muskelfibre både i kokultur med myoblaster og efter transplantation i en musemodel for muskelregeneration. Selv om populationen var tydelig heterogen, viste omfattende ekspressionsanalyser, at SVF-SPCD45--populationen sandsynligvis repræsenterer celler med et endotelialt ophav, en observation der blev understøttet af transplantationsstudier, hvor disse celler også gav anledning til celler, der omgiver blodkar. Ph.d.-afhandlingen indeholder desuden den første detaljerede undersøgelse af messenger-RNA-ekspressionsmønstret i muskelderiverede celler, der er subfraktioneret i henhold til deres SP-fænotype og CD45-ekspression. Disse data indikerede, at mSPCD45--enheden var beriget med tidlige myogene precursor-celler, mens mesenkymale og mere differentierede myogene celler kun udgjorde en lille del af mSPCD45--populationen. I lighed med SVF-SPCD45- var også muskel-SPCD45-beriget med en endotelial komponent.

Resultaterne i denne ph.d.-afhandling understøtter derfor den af andre tidligere foreslået hypotese, at SP-fænotypen korrelerer med stemness, og desuden at den ikkehæmotopoietiske SP i fedtvæv indeholder celler med et myogent potentiale til trods for, at de er forskellige fra muskel-SP-celler.