Vědečtí pracovníci:

doc. RNDr. Pavla Jendelová, Ph.D.

Mgr. Nataliya Romanyuk, Ph.D.

MUDr. Lucia Urdzíková-Machová, Ph.D.

MUDr. Aleš Hejčl, PhD.

RNDr. Klára Jiráková, Ph.D.

MUDr. Serhiy Forostyak, Ph.D.

MUDr. Karolína Turnovcová, Ph.D.

Mgr. Jiří Růžička, PhD

Postgraduální studenti:

Mgr. Dana Mareková

Mgr. Kristýna Kárová

Mgr. Monika Šeneklová

Mgr. Barbora Svobodová

MUDr Petr Krůpa

Mgr. Miroslava Kapcalová

Techničtí pracovníci:

Pavlína Macková

Michal Douděra

1. Mezenchymové kmenové buňky snižují deficit pracovní paměti v modelu Alzheimerovy choroby.

Transplantace kmenových buněk může pozitivně ovlivnit a zpomalit progresi některých neurodegenerativních omenocnění. V naší studii jsme transplantovali lidské mezenchymální kmenové buňky (MSC) do postranní komory 8 měsíčních transgenních myší (AD-3xTg), které simulují příznaky Alzheimerovy choroby (AD). Studovali jsme změny v prostorové referenční a pracovní paměti a vliv transplantovaných MSC na neurogenezi v subventrikulární zóně (SVZ). Dále jsme sledovali množství škodlivého oligomeru amyloidu 56kDa (Ab*56), a množství enzymu glutaminsyntetázy (GS), který je důležitý pro regulaci hladiny a metabolismu glutamátu v mozku, v entorhinální a prefrontální kůře a v hipokampu, to je ve strukturách, které souvisejí s kognitivními funkcemi. Ve 14 měsíčních myších léčených MSC jsme pozorovali zachovanou pracovní paměť, což může být důsledek zachované hladiny GS a podstatně sníženému výskytu Ab*56 v entorhinální kůře. Tyto změny, pozorované šest měsíců po transplantaci, byly navíc doprovázené zvýšenou proliferací buněk v SVZ. Jelikož transplantované buňky přežívají v těle příjemce jen omezenou dobu, je pravděpodobné, že pozorované účinky by mohly být ještě výraznější v případě opakovaného podávání kmenových buněk v pravidelných intervalech po dobu progrese nemoci.

Test pracovní paměti u myší s AD. Červená čára znázorňuje 2. pokus najít ve vodním bludišti ostrůvek. Schopnost zapamatovat si pozici ostrůvku je zachycena na grafu vlevo nahoře. AD myši měly v entorhinální kůře snížené množství škodlivého oligomeru amyloidu Aβ*56. Graf vpravo dole. AD - Alzheimerova choroba, EC - entorhinální kůra, ctrl – kontrolní zvířata odpovídajícího věku.

Publikace: 

Ruzicka J, Kulijewicz-Nawrot M, Rodrigez-Arellano JJ, Jendelova P, Sykova E. Mesenchymal Stem Cells Preserve Working Memory in the 3xTg-AD Mouse Model of Alzheimer's Disease. Int J Mol Sci. 2016 Jan 25;17(2)
 

1. Neurální prekurzory z indukovaných pluripotentních buněk (iPS-NP) významně zlepšují deficit motorických funkcí po míšním poranění.

Buňky (iPS-NP) po transplantaci velmi dobře přežily a pomalu dozrávaly v různé typy neuronů (GABAergní, serotonergní i motoneurony). Navíc produkovaly růstové faktory, které stimulovaly růst poškozených nervových vláken. Toto vedlo ke zlepšení motoriky potkanů s míšním poraněním velmi významným způsobem. Transplantovaní potkani byli schopni přenášet váhu a dělat kroky a skórovali tak i v testech, ve kterých je důležitá koordinace pohybu, jako je chůze po tyči.

 

Potkani s transplantovanými neurálními prekurzory vykazovali po míšní lézi výrazně nižší deficit neurologických funkcí a byl u nich nalezen vyšší objem zachované bílé i šedé míšní hmoty. Transplantované buňky dobře přežívaly v místě poranění, migrovaly do okolí a diferencovaly v gabaergní, dopaminergní a cholinergní neurony.

 

Spolupráce: Brigitte Onteniente, INSERM

Publikace:

Romanyuk N, Amemori T, Turnovcova K, Prochazka P, Onteniente B, Sykova E, Jendelova P. Beneficial effect of human induced pluripotent stem cell-derived neural precursors in spinal cord injury repair. Cell Transplant. 2014 Aug 19. [Epub ahead of print].

 

 

2. Mezenchymální kmenové buňky zvyšují přežití potkanů s amyotrofickou laterální sklerózou (ALS).

Studovali jsme vliv lidských mezenchymálních kmenových buněk (MSC) v léčbě experimentálního modelu amyotrofické laterální sklerózy (ALS) u potkanů. Zjistili jsme, že aplikace MSC zvýšila motorické funkce a sílu svalového úchopu, a vedla k prodloužení života potkanů. Aplikace MSC rovněž částečně snížila úbytek motoneuronů a zamezila apoptóze. Lze proto shrnout, že transplantace MSC je bezpečným postupem schopným podporovat přestavbu a regeneraci CNS.

 

Účinek podání MSC. Po objevení prvních příznaků onemocnění, byly potkanům (šipka) podány MSC (intratekálně, 5x105 buněk/50μl) nebo injekce vehikula (DMEM, 50μl). Krátce po podání buněk progrese onemocnění byla zpomalena, jak ukazuje větší síla svalů (A) a vyšší pohybová aktivita (B). Potkani léčení pomocí MSC měly významně delší přežití (C, D) a signifikantně větší počet ventrálních motoneuronů (E) v porovnání se sourozenci, kteří byly léčeni pomocí DMEM. Zjistili jsme, že potkani s modelem ALS mají poruchu ve struktuře perineuronálních sítí v okolí motoneuronů a že použití MSC částečně zachovává jejich strukturu (F).

 

Spolupráce: Prof. James Fawcett, Cambridge, UK

Publikace: 

Forostyak S, Homola A, Turnovcova K, Svitil P, Jendelova P, Sykova E. Intrathecal Delivery of Mesenchymal Stromal Cells Protects the Structure of Altered Perineuronal Nets in SOD1Rats and Amends the Course of ALS. Stem Cells. 2014 Dec;32(12):3163-72. IF 7.133.

 

 

Významné výsledky v roce 2013

 

1. Imortalizovaná linie lidských spinálních prekurzorových buněk vede ke zlepšení motorických funkcí po míšním poranění.

Do akutní míšní léze jsme implantovali neurální spinální progenitorové buňky, či kombinaci buněk a hydrogelů a sledovali jsme vliv implantátů na regeneraci míšní tkáně. Kmenové buňky v časné fázi produkovaly neurotrofické faktory, které zlepšily motorické funkce potkanů a současně pomalu zrály a diferencovaly do neuronů a částečně rekonstruovaly míšní tkáň. Hydrogely překlenuly lézi, podpořily diferenciaci transplantovaných buněk, růst axonů do implantátu a snížily tvorbu gliové jizvy.

 

Integrace a differenciace spinálních progenitorových buněk v poraněné míše potkana. Dva měsíce po transplantaci byly SPC-01 buňky pozitivní na raný transkripční faktor interneuronů a motoneuronů nkx 6.1. a vykazovaly zvýšenou expresi RNA znaků zralých motoneuronů Islet2 a HB9 (A). Čtyři měsíce po transplantaci byly v transplantátu nalezeny buňky pozitivní na Islet2 a cholin acetyl transferázu (B), zralé markery motoneuronů. (Amemori et al., 2013).

 

Spolupráce: King’s College London, Ústav makromolekulární chemie AV ČR

Publikace:

Amemori, T., Romanyuk, N., Jendelová, P., Herynek, V., Turnovcová, K., Procházka, P., Kapcalová, M., Cocks, G., Price, J., Syková, E.: (2013) Human conditionally immortalized neural stem cells improve locomotor function after spinal cord injury in the rat. Stem Cell Res. Ther. 4(3): 68. IF 3,652
Cocks, G., Romanyuk, N., Amemori, T., Jendelová, P., Forostyak, O., Jeffries, A. R., Perfect, L., Thuretm S., Dayanithi, G., Syková, E., Price, J.: (2013) Conditionally immortalized stem cell lines from human spinal cord retain regional identity and generate functional V2a interneurons and motorneurons. Stem Cell Res. Ther. 4(3): 69. IF 3,652
Růžička, J., Romanyuk, N., Hejčl, A., Vetrik, M., Hrubý, M., Cocks, G., Cihlar, J., Přádný, M., Price, J., Syková, E., Jendelová, P.: (2013) Treating spinal cord injury in rats with a combination of human fetal neural stem cells and hydrogels modified with serotonin. Acta Neurobiol. Exp. 73(1): 102-115. IF 1,977.

 

2. Modifikace polymerních hydrogelů na bázi metakrylátu, sloužících k překlenutí léze a jako nosiče pro buněčnou terapii.

Ve spolupráci s Ústavem makromolekulární chemie AVČR jsme vyvinuli a otestovali polymérní hydrogely na bázi metakrylátu s různými typy pórů a povrchem modifikovaným kladným nábojem nebo peptidickou sekvencí RGD. Hydrogely byly implantovány do akutního modelu míšní hemisekce. Z výsledků vyplynulo, že kladný náboj a síťová struktura pórů s RGD sekvencí na povrchu podporuje růst buněk jak in vitro tak in vivo, a současně i vrůstání axonů a cév hostitele.

 

Metakrylátový hydrogel s modifikovaným povrchem přemostil míšní lézi (A) a podpořil vrůstání axonů (B), cév (C) a astrocytů (D). Sloužil i jakovhodný nosič transplantovaných kmenových buněk (E, F). Měřítko A=400 µm, B,E=100 µm, C,F= 25µm, D=50µm.

 

Spolupráce: Ústav makromolekulární chemie AV ČR

Publikace: 

Hejčl, A., Růžička, J., Kapcalová, M., Turnovcová, K., Krumbholcová, E., Přádný, M., Michálek, J., Cihlář, J., Jendelová, P., Syková, E.: (2013) Adjusting the chemical and physical properties of hydrogels leads to improved stem cell survival and tissue ingrowth in spinal cord injury reconstruction: a comparative study of 4 methacrylate hydrogels. Stem Cells Dev. 2013 Oct 15;22(20):2794-805. IF 4.670

 

3. Metoda automatického sledování

Ve spolupráci s Univerzitou v Bergenu jsme vyvinuli metodu automatického sledování metastázujících melanomových buněk v mozku. Buňky melanomu byly označeny nanočásticemi na bázi oxidů železa a aplikovány do levé srdeční komory. Zachycené metastázy v mozku byly sledovány a hodnoceny magnetickou rezonancí.

Spolupráce: Univerzita v Bergenu

Publikace:

University of Bergen, Norsko Sundstrøm, T., Daphu, I., Wendelbo, I., Hodneland, E., Lundervold, A., Immervoll, H., Skaftnesmo, K. O., Babič, M., Jendelová, P., Syková, E., Lund-Johansen, M., Bjerkvig, R., Thorsen, F.: (2013) Automated tracking of nanoparticle-labeled melanoma cells improves the predictive power of a brain metastasis model. Cancer Res. 73(8): 2445-2456. IF 8.650

Intratekální a intramuskulární aplikace mesenchymálních kmenových buněk a jejich sekretomu v léčbě amyotrofické laterální sklerózy GA ČR 15-06958S, 2015-17

Lécba chronického míšního poranění pomocí kmenových buněk a enzymů v kombinaci s polymerními nosiči GA ČR, 13-00939S. 2013-16

Rekonstrukce míšního poranění povrchově modifikovanými hydrogely s orientovanou porozitou osázenými mezenchymálními kmenovými buňkami GA ČR 14-14961S. 2014-2016

Biomateriály a kmenové buňky v léčbě iktu a míšního poranění, MŠMT – Norské fondy, 7F14057, 2014-2017

Ústav klinické a experimentální medicíny IKEM

Ústav makromolekulární chemie AVČR

Fyzikální ústav AVČR

2. Lékařská fakulta, Univerzita Karlova

Lékařská fakulta Hradec Králové

Fakulta biomedicínského inženýrství, ČVUT