Vascularization is essential for tissue healing and reduced ability to regrow blood vessels can contribute, for example, to impaired wound healing and bone formation after injury. Generation of functional blood vessels is the key challenge for regenerative medicine and further development of vascular tissue engineering methods are still needed.
Mesenchymal stromal/stem cells (MSCs) contribute to tissue healing through their differentiation capacity and by promoting new blood vessel formation. Endothelial progenitor cells (EPCs), which can be isolated from peripheral blood (PB) and cultured in vitro are consistently reported to produce two different types of EPCs. Endothelial colony forming cells (ECFCs) can differentiate into mature endothelial cells and themselves form capillary-like structures, while myeloid angiogenic cells (MACs) increase vascularization in a paracrine manner. Thus, co-cultures of MSCs and PB derived cells may present a potential cell-based tool to enhance angiogenesis in tissue transplants and to promote tissue healing.
In this thesis, increased expression of proangiogenic factors was demonstrated in co-cultures of bone marrow (BM) derived MSCs and PB derived mononuclear cells (MNCs) in both basal and osteoblastic culture conditions, while the expression profiles differed between the two conditions. Furthermore, differentiation of functional MACs was observed in the MSC-MNC co-cultures and pericyte-like cells with different marker profiles were discovered within both MSCs and MNCs. In addition, we showed, for the first time, that circulating MACs and hematopoietic pericyte-like cells are found in both patients with traumatic skin defect and in healthy controls. These results suggest that MACs are not only generated in vitro but they do exist in circulation in vivo.
To improve the therapeutic competency of MSCs and MNCs, it is important to understand their contribution to neovascularization. Results presented here provide important knowledge on the functions and interactions between MSCs and MNCs and thus improve their potential for future clinical use in regenerative medicine.Mesenkymaaliset kantasolut ja verenkierron angiogeeniset solut verisuonten uudismuodostuksessa
Verisuonten uudismuodostus on merkittävässä roolissa kudosvaurioiden korjaamisessa ja heikentyneen verisuonituksen seurauksena voikin olla muun muassa haavan tai luunmurtuman paranemisen hidastuminen. Regeneratiivisen lääketieteen yksi suurimmista haasteista on saada aikaan tehokas ja toimiva verisuonitus, minkä vuoksi tarvitaan menetelmiä, joilla esimerkiksi kudossiirteiden verisuonten uudismuodostusta voitaisiin tehostaa.
Mesenkymaaliset kantasolut (eng. MSCs) edistävät kudosten paranemista niin erilaistumalla mesenkymaalisten kudosten eri soluiksi kuin erittämällä esimerkiksi tulehdusreaktiota estäviä sekä verisuonten muodostukseen tarvittavia tekijöitä. Verenkierrosta eristettävä mononukleaarisolupopulaatio (eng. MNCs) puolestaan sisältää kahdenlaisia verisuonten uudismuodostukseen osallistuvia endoteelisolujen esiasteita. Todelliset endoteelisolujen esiastesolut voivat itse muodostaa verisuonimaisia rakenteita, kun taas myeloidisen linjan angiogeeniset esiastesolut (eng. MACs) lisäävät verisuonten muodostusta parakriinisesti. Mesenkymaalisten kantasolujen ja verenkierron solujen yhteisviljelmiä voidaankin mahdollisesti hyödyntää kudosteknologian alalla uudisverisuonituksen tehostamiseksi kudossiirteissä.
Tässä väitöskirjassa osoitettiin, että kun MSC-soluja ja verenkierron MNC-soluja viljeltiin yhdessä sekä perusolosuhteissa, että luun muodostusta lisäävissä olosuhteissa, verisuonten muodostukseen tarvittavien tekijöiden ilmentyminen lisääntyi. Lisäksi osoitettiin, että yhteisviljelmässä erilaistui sekä verisuonten muodostukseen tarvittavia perisyyttejä että toiminnallisia MAC-soluja. Näiden tulosten lisäksi MAC-soluja ja perisyyttimäisiä soluja löydettiin traumaattisista ihovaurioista kärsivien potilaiden sekä terveiden luovuttajien verenkierrosta. Nämä tulokset viittaavat siihen, että MAC-soluja ei muodostu vain viljelyolosuhteissa, vaan niitä esiintyy myös verenkierrossa.
MSC:jen ja MNC:jen välisten vuorovaikutusten ja niiden merkityksen ymmärtäminen kudosten korjaamisessa ja uusiutumisessa onkin keskeistä, jotta niitä voitaisiin tulevaisuudessa paremmin hyödyntää kliinisessä käytössä esimerkiksi tehostamassa uudisverisuonitusta kudossiirteessä
