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Adult muscle progenitor cells for clinical applications : function, safety and interactions : von Meline N.L. Stölting


Stölting, Meline N L. Adult muscle progenitor cells for clinical applications : function, safety and interactions : von Meline N.L. Stölting. 2013, University of Zurich, Faculty of Science.

Abstract

Der Ersatz von terminal beschädigten Organen bleibt ein grosses Problem der Medizin. Der Mangel an Spenderorganen und der mit Immunsuppressions-Therapie assoziierte Komorbiditäten führen daher zur Anwendung regenerativ-medizinischer und Gewebe- züchtender Methoden im Bereich des Organersatzes. Die Verwendung von autologen Zellen und azellulärer oder synthetischer Polymere in der Rekonstruktion von Organen können helfen diese Probleme zu lösen und Patienten mit Ersatzorganen aus körpereigenen Zellen zu versorgen. Muskelstammzellen dienen die Muskelregeneration und sind deshalb eine vielversprechende Quelle für Zellmaterial. Diese Zellen beinhalten die Fähigkeit Muskelfasern zu regenerieren und wurden im Zusammenhang mit der Behandlung verschiedener Muskelkrankheiten bereits untersucht. In der Urologie eröffnen Muskelstammzellen neue Behandlungsmöglichkeiten zur Rekonstruktion von Harnblasenmuskeln, in der Behandlung sexueller Dysfunktionen und in der Behandlung von Urininkontinenzen. Urininkontinenz ist ein verbreitetes Krankheitsbild in älteren Patienten und wird gemäss der International Continence Society definiert als der unwillentliche Verlust von Urin, der zu sozialen oder hygienischen Problemen führen kann. Das Krankheitsbild betriff etwa 50% der weiblichen Population über 45 Jahren und betrifft 17% aller Männer älter als 70 Jahre. Urininkontinenz ist dennoch eine der häufigsten Komplikationen nach der Standardbehandlung für lokalisierte Prostatakarzinome und betrifft zwischen 8% und 77% der männlichen Patienten. Bevor Muskelstammzelltherapien beim Menschen angewandt werden können, müssen Funktion, Sicherheit und Interaktionen der Stammzellen nach der Implantation noch verbessert werden. Patienten, die auf gezüchtete Gewebe angewiesen sind und ihre Organe sind oft älter und haben daher ein höheres Krebsrisiko. Es war in diesem Zusammenhang bislang unbekannt, ob sich das Verhalten von Muskelstammzellen in Gegenwart von Tumoren ändert oder ob die Implantation von Muskelstammzellen in die Nähe malignen Gewebes Tumorproliferation oder Metastasenbildung begünstigt. Ausserdem müssen Alter und Geschlecht des Donors mitberücksichtigt werden um eine dem Patienten gerechte Stammzelltherapie anbieten zu können. Ferner ist es notwendig, nach der Transplantation die weitere Zellentwicklung zu verfolgen um einen konsistenten und anhaltenden Behandlungserfolg zu erzielen. In dieser Dissertation zeigen wir, dass Muskelstammzellen generell sicher sind bei der Muskelregeneration bei Patienten die zuvor an Karzinomen litten. Muskelstammzellen verhindern ein erneutes Auftreten von Karzinomen indem sie parakrines TNFα sekretieren und das Tumorwachstum inhibieren. Solche Muskelstammzellen können von Patienten beiderlei Geschlechts und aller Altersgruppen isoliert werden und tragen bei, neues Muskelgewebe mit sich verbessernder Funktion zu bilden. Das hohe Wachstumspotential von Muskelstammzellen und ihre Funktionalität erlauben die Transplantation hinreichend vieler Zellen schon 3 Wochen nach der Muskelbiopsie. Zusätzlich kann die Zellintegration und Muskelregeneration nach der Muskelstammzellimplantation durch magnetische Stimulation angeregt werden, die das Einwachsen von Nerven und die Ausbildung Neuromuskulärer Junctions begünstigt. Diese nicht-invasive und durch die FDA anerkannte Behandlungsmethode kann also benutzt werden um die Bildung von Muskelfasern und die Gewebeintegration zu verbessern
SUMMARY The replacement of terminally damaged organs remains a major problem in healthcare. The shortage of available donor organs and the high morbidity of immunosuppressive therapy lead to the application of regenerative medicine and tissue engineering to the field of organ replacement. The use of autologous cells and acellular or synthetic polymers for organ reconstruction has the potential to overcome these shortcomings and provide replacement organs made from patients own cells. Muscle Precursor Cells (MPCs), for muscle regeneration, are envisioned as promising cell sources with the capability to regenerate muscle fibers, and therefore investigated for the treatment of several muscular diseases. In Urology, it opens novel treatment possibilities including reconstruction of bladder muscles, management of sexual dysfunction and treatment of Urinary Incontinence. Urinary Incontinence is a common condition in the elderly defined by the International Continence Society (ICS) as an involuntary loss of urine leading to social or hygienic problems1. It affects around half of the female population2 over 45 years and 17% of men after 70 years3. In men, urinary incontinence is additionally one of the most frequent complications of the standard therapy to localized prostate carcinoma, with incidence ranging between 8 to 77%4. MPCs safety and interactions need to be investigated and its function after implant needs to be improved previous to human application. Patients in need of engineered tissues and organs are older and therefore exposed or at risk of cancers. However, it was hitherto unknown whether the behavior of MPC changes on the presence of tumor or if implanting MPC in the proximity of malignant tissues may induce tumor proliferation and metastasis. Likewise, age and gender of donor and recipient need to be taken into consideration to develop a cell therapy that reaches the specific patient needs. Moreover, a cell follow-up after transplantation is necessary to ensure a consistent and long- lasting therapeutic benefit. In this thesis when report that MPCs provide an overall safe muscle regeneration even for patients with previous cancer. They prevent cancer recrudescence by secreting paracrine TNFα and inhibiting tumor growth. Also, these cells can be isolated from patients of all ages and both sex, forming new muscle tissue with time progressing function. The growth potential of MPCs and function output after transplantation permits autologous transplantation of sufficient cell numbers 3 weeks after muscle biopsy. Additionally, magnetic stimulation supports cell integration and muscle regeneration after MPC implantation, promotes nerve ingrowth and the development of organized neuromuscular junctions. This non-invasive FDA approved treatment modality can be used to further improve muscle fiber formation and tissue integration.

Abstract

Der Ersatz von terminal beschädigten Organen bleibt ein grosses Problem der Medizin. Der Mangel an Spenderorganen und der mit Immunsuppressions-Therapie assoziierte Komorbiditäten führen daher zur Anwendung regenerativ-medizinischer und Gewebe- züchtender Methoden im Bereich des Organersatzes. Die Verwendung von autologen Zellen und azellulärer oder synthetischer Polymere in der Rekonstruktion von Organen können helfen diese Probleme zu lösen und Patienten mit Ersatzorganen aus körpereigenen Zellen zu versorgen. Muskelstammzellen dienen die Muskelregeneration und sind deshalb eine vielversprechende Quelle für Zellmaterial. Diese Zellen beinhalten die Fähigkeit Muskelfasern zu regenerieren und wurden im Zusammenhang mit der Behandlung verschiedener Muskelkrankheiten bereits untersucht. In der Urologie eröffnen Muskelstammzellen neue Behandlungsmöglichkeiten zur Rekonstruktion von Harnblasenmuskeln, in der Behandlung sexueller Dysfunktionen und in der Behandlung von Urininkontinenzen. Urininkontinenz ist ein verbreitetes Krankheitsbild in älteren Patienten und wird gemäss der International Continence Society definiert als der unwillentliche Verlust von Urin, der zu sozialen oder hygienischen Problemen führen kann. Das Krankheitsbild betriff etwa 50% der weiblichen Population über 45 Jahren und betrifft 17% aller Männer älter als 70 Jahre. Urininkontinenz ist dennoch eine der häufigsten Komplikationen nach der Standardbehandlung für lokalisierte Prostatakarzinome und betrifft zwischen 8% und 77% der männlichen Patienten. Bevor Muskelstammzelltherapien beim Menschen angewandt werden können, müssen Funktion, Sicherheit und Interaktionen der Stammzellen nach der Implantation noch verbessert werden. Patienten, die auf gezüchtete Gewebe angewiesen sind und ihre Organe sind oft älter und haben daher ein höheres Krebsrisiko. Es war in diesem Zusammenhang bislang unbekannt, ob sich das Verhalten von Muskelstammzellen in Gegenwart von Tumoren ändert oder ob die Implantation von Muskelstammzellen in die Nähe malignen Gewebes Tumorproliferation oder Metastasenbildung begünstigt. Ausserdem müssen Alter und Geschlecht des Donors mitberücksichtigt werden um eine dem Patienten gerechte Stammzelltherapie anbieten zu können. Ferner ist es notwendig, nach der Transplantation die weitere Zellentwicklung zu verfolgen um einen konsistenten und anhaltenden Behandlungserfolg zu erzielen. In dieser Dissertation zeigen wir, dass Muskelstammzellen generell sicher sind bei der Muskelregeneration bei Patienten die zuvor an Karzinomen litten. Muskelstammzellen verhindern ein erneutes Auftreten von Karzinomen indem sie parakrines TNFα sekretieren und das Tumorwachstum inhibieren. Solche Muskelstammzellen können von Patienten beiderlei Geschlechts und aller Altersgruppen isoliert werden und tragen bei, neues Muskelgewebe mit sich verbessernder Funktion zu bilden. Das hohe Wachstumspotential von Muskelstammzellen und ihre Funktionalität erlauben die Transplantation hinreichend vieler Zellen schon 3 Wochen nach der Muskelbiopsie. Zusätzlich kann die Zellintegration und Muskelregeneration nach der Muskelstammzellimplantation durch magnetische Stimulation angeregt werden, die das Einwachsen von Nerven und die Ausbildung Neuromuskulärer Junctions begünstigt. Diese nicht-invasive und durch die FDA anerkannte Behandlungsmethode kann also benutzt werden um die Bildung von Muskelfasern und die Gewebeintegration zu verbessern
SUMMARY The replacement of terminally damaged organs remains a major problem in healthcare. The shortage of available donor organs and the high morbidity of immunosuppressive therapy lead to the application of regenerative medicine and tissue engineering to the field of organ replacement. The use of autologous cells and acellular or synthetic polymers for organ reconstruction has the potential to overcome these shortcomings and provide replacement organs made from patients own cells. Muscle Precursor Cells (MPCs), for muscle regeneration, are envisioned as promising cell sources with the capability to regenerate muscle fibers, and therefore investigated for the treatment of several muscular diseases. In Urology, it opens novel treatment possibilities including reconstruction of bladder muscles, management of sexual dysfunction and treatment of Urinary Incontinence. Urinary Incontinence is a common condition in the elderly defined by the International Continence Society (ICS) as an involuntary loss of urine leading to social or hygienic problems1. It affects around half of the female population2 over 45 years and 17% of men after 70 years3. In men, urinary incontinence is additionally one of the most frequent complications of the standard therapy to localized prostate carcinoma, with incidence ranging between 8 to 77%4. MPCs safety and interactions need to be investigated and its function after implant needs to be improved previous to human application. Patients in need of engineered tissues and organs are older and therefore exposed or at risk of cancers. However, it was hitherto unknown whether the behavior of MPC changes on the presence of tumor or if implanting MPC in the proximity of malignant tissues may induce tumor proliferation and metastasis. Likewise, age and gender of donor and recipient need to be taken into consideration to develop a cell therapy that reaches the specific patient needs. Moreover, a cell follow-up after transplantation is necessary to ensure a consistent and long- lasting therapeutic benefit. In this thesis when report that MPCs provide an overall safe muscle regeneration even for patients with previous cancer. They prevent cancer recrudescence by secreting paracrine TNFα and inhibiting tumor growth. Also, these cells can be isolated from patients of all ages and both sex, forming new muscle tissue with time progressing function. The growth potential of MPCs and function output after transplantation permits autologous transplantation of sufficient cell numbers 3 weeks after muscle biopsy. Additionally, magnetic stimulation supports cell integration and muscle regeneration after MPC implantation, promotes nerve ingrowth and the development of organized neuromuscular junctions. This non-invasive FDA approved treatment modality can be used to further improve muscle fiber formation and tissue integration.

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Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Becskei Attila, Eberli Daniel
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:Unspecified
Language:English
Place of Publication:Zürich
Date:2013
Deposited On:04 Apr 2019 10:04
Last Modified:06 Nov 2019 18:39
Number of Pages:116
OA Status:Green
Related URLs:https://www.recherche-portal.ch/primo-explore/fulldisplay?docid=ebi01_prod009938139&context=L&vid=ZAD&search_scope=default_scope&tab=default_tab&lang=de_DE (Library Catalogue)

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