Prospects of cell therapy for hematopoietic syndrome of acute radiation sickness

封面

如何引用文章

全文:

详细

Cellular therapy of hematopoietic acute radiation syndrome is currently at the forefront of scientific interest due to the high regenerative potential of stem cells, their anti-inflammatory and antifibrotic effects. Stem cells have a high ability to stimulate the proliferation and differentiation of hematopoietic cells. It has been shown that after administration stem cells are able to migrate to lesions under the influence of chemotactic factors. At the same time, they retain their functions and can differentiate into cells of affected tissues and contribute to their recovery.

The article analyzes the current trends in the use of cellular products for the treatment of hematopoietic acute radiation syndrome. The processes of cell proliferation and differentiation in the blood system are regulated by feedback mechanisms. This occurs in accordance with signals coming from more differentiated pools, as well as signals from other organs and tissues. They come along the nervous and humoral pathways. The hematopoietic microenvironment created by fibroblasts, macrophages, endotheliocytes, lymphocytes and other cells is play an important role in these processes. The influence of this microenvironment can be carried out both through direct contacts between cells and through the production of regulators (cytokines).

At present cellular technologies are one of the most promising areas for the treatment of acute radiation syndrome along with the use of cytokines. Cell therapy of hematopoietic acute radiation syndrome has advantages over the use of cytokines and growth factors. It does not require a basic level of stem and progenitor cells, which are the main target for the cytokine effect.

The presented data testify that cell therapy has been a promising approach in treatment of radiation injury of bone marrow caused by high doses of radiation exposure.

作者简介

Vladimir Legeza

Military Medical Academy

编辑信件的主要联系方式.
Email: sladkai_parochka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1086-8247
SPIN 代码: 5679-3227
Researcher ID: M-2621-2016

M.D., DSc. (Medicine), Professor

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Natalia Aksenova

Military Medical Academy

Email: nataaks@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5645-7072
SPIN 代码: 6821-6887

M.D., Ph.D. (Medicine)

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Elena Murzina

Military Medical Academy

Email: elenmurzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7052-3665
SPIN 代码: 5188-0797

Ph.D. (Biology)

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Natalya Pak

Military Medical Academy

Email: natalya_pak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1239-5663
SPIN 代码: 7181-3780

Ph.D. (Biology)

俄罗斯联邦, Saint Petersburg

Olga Veselova

Military Medical Academy

Email: veselova28@mail.ru
SPIN 代码: 4864-8391
俄罗斯联邦, Saint Petersburg

参考

  1. Fliedner TM. Medical management of radiation accident: Manual on the acute radiation syndrome (METREPOL). Oxford: The British Institute of Radiology; 2001.
  2. Lorenz E, Uphoff D, Reid T, Shelton E. Modification of irradiation injury in mice and guinea pigs by bone marrow injections. J Natl Cancer Inst. 1951;12(1):197–201.
  3. Rios C, Jourdain J-R, DiCarlo AL. Cellular therapies for treatment of radiation injury after a mass casualty incident. Radiat Res. 2017;188(2):242–245. doi: 10.1667/RR14835.1
  4. Kalmykova NV, Alexandrova SV. Therapeutic effects of multipotent mesenchymal stromal cells after irradiation. Radiation biology. Radioecology. 2016;56(2):117–137. (In Russ.) doi: 10.7868/S0869803116020077
  5. Eaton EB, Varney TR. Mesenchymal stem cell therapy for acute radiation syndrome: innovative medical approaches in military medicine. Mil Med Res. 2015;2(1):2. doi: 10.1186/s40779-014-0027-9
  6. Rezvani M. Therapeutic potential of mesenchymal stromal cells and extracellular vesicles in the treatment of radiation lesions — a review. Cells. 2021;10(2):427. doi: 10.3390/cells10020427
  7. Moskalev AB, Gumileskiy BYu, Apchel AV, Tsygan VN. Stem cells and their physiological effects. Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2019;68(4):172–180. (In Russ.)
  8. Merimi M, El-Majzoub R, Lagneaux L, et al. The therapeutic potential of mesenchymal stromal cells for regenerative medicine: current knowledge and future understandings. Front Cell Dev Biol. 2021;(9):661532. doi: 10.3389/fcell.2021.661532
  9. Wang L, Li Y, Chen X, et al. MCP-1, MIP-1, IL-8 and ischemic cerebral tissue enhance human bone marrow stromal cell migration in interface culture. Hematol. 2002;7(2):113–117. doi: 10.1080/10245330290028588
  10. François S, Bensidhoum M, Mouiseddine М, et al. Local irradiation not only induces homing of human mesenchymal stem cells at exposed sites but promotes their widespread engraftment to multiple organs: a study of their quantitative distribution after irradiation damage. Stem Cells. 2006;24(4):1020–1029. doi: 10.1634/stemcells.2005-0260
  11. Pittenger MF, Martin BJ. Mesenchymal stem cells and their potential as cardiac therapeutics. Circ Res. 2004;95(1):9–20. doi: 10.1161/01.RES.0000135902.99383.6f
  12. Fukumoto R. Mesenchymal stem cell therapy for acute radiation syndrome. Mil Med Res. 2016;3(1):17. doi: 10.1186/s40779-016-0086-1
  13. Sharma A, Chakraborty A, Jaganathan B. Review of the potential of mesenchymal stem cells for the treatment of infectious diseases. World J Stem Cells. 2021;13(6):568–593. doi: 10.4252/wjsc.v13.i6.568
  14. Pluristem Therapeutics Inc. U.S. FDA clears Pluristem’s IND to treat victims exposed to acute radiation. 2018. [updated 2018 May 1]. Available from: http://www.pluristem.com/wp-content/uploads/2018/04/ARS_IND_final_isa.pdf
  15. Singh VK, Seed TM. Pharmacological management of ionizing radiation injuries: current and prospective agents and targeted organ systems. Expert Opin Pharmacother. 2020;21(3):317–337. doi: 10.1080/14656566.2019.1702968
  16. Fliedner TM. Blood stem cell transplantation from preclinical to clinical models. Stem cells. 1995;13(3):1–12. doi: 10.1002/stem.5530130702
  17. Schiffman FJ. Hematologic Patophysiology. Аcad. Natochin YuV, ed. Serebryanaya NB, Solovyov VI, translated from English. Saint Petersburg: Nevsky dialect Publishing House, Moscow: BINOM Publishing House; 2000. 448 p. (In Russ.)
  18. Fliedner TM. The role of blood stem cells in hematopoietic cell renewal. Stem Cells. 1998;16(1):13–29. doi: 10.1002/stem.160361
  19. Fliedner T, Graessle D, Paulsen C, Reimers K. Structure and function of bone marrow hemopoiesis: mechanism of response to ionizing radiation exposure. Cancer Biother Radiopharm. 2002;17(4):405–426. doi: 10.1089/108497802760363204
  20. Fliedner TM, Chao NJ, Bader JL, et al. Stem cells, multiorgan failure in radiation emergency medical preparedness: a U.S. / European Consultation Workshop. Stem Cells. 2009;27(5):1205–1211. doi: 10.1002/stem.16
  21. Butomo NV, Grebenyuk AN, Legeza VI, et al. Fundamentals of medical radiobiology. Ushakov IB, ed. Saint Petersburg: Foliant Publisher; 2004. 384 p. (In Russ.)
  22. Boyd V, Flidner T, Arshambeau D. Radiation death of mammals. Violation of the kinetics of cell populations. Moscow: Atomizdat Publisher; 1971. 3610 p. (In Russ.)
  23. Gruzdev GP. Acute radiation bone marrow syndrome. Moscow: Meditsina Publisher; 1988. 144 p. (In Russ.)
  24. Vlasenko AN, Gayduk SV, Legeza VI, et al. Clinical Radiology. Khalimov YuSh, ed. Saint Petersburg: Foliant Publisher; 2020. 448 p. (In Russ.)
  25. Koenig KL, Hatchett RE, Goans Hatchett RJ, et al. Medical treatment of radiological casualties: current concepts. Ann Emergency Med. 2005;45(6):643–652. doi: 10.1016/j.annemergmed.2005.01.020
  26. Seledovkin GD, Barabanova AV. Acute radiation sickness. Radiation medicine. Ilyin LA., ed. Moscow: AT Publishing House; 2001. 432 p. (In Russ.)
  27. Vasin MV. Means for the prevention and treatment of radiation injuries. Moscow; 2006. 340 p. (In Russ.)
  28. Andrews GA. Criticality accidents in Vinca, Yugoslavia, and Oak Ridge, Tennessee. Comparison of radiation injuries and results of therapy. JAMA. 1962;179(3):191–197. doi: 10.1001/jama.1962.03050030005002
  29. Baranov AE, Rozhdestvensky LM. Analytical review of treatment regimens for acute radiation sickness used in experiment and clinic. Radiation biology. Radioecology. 2008;48(3):287–202. (In Russ.)
  30. Asano S. Current status of hematopoietic stem cell transplantation for acute radiation syndromes. Int J Hematol. 2012;95(3): 227–231. doi: 10.1007/s12185-012-1027-8
  31. Grebenyuk AN, Legeza VI, Gladkikh VD, et al. Practical guidance on the use of medical means of radiation protection in emergency situations and their provision to emergency medical units and regional emergency centers. Moscow: Kommentariy Publisher; 2015. 304 p. (In Russ.)
  32. Avetisov GM, Vladimirov VG, Goncharov SF, et al. Syndromes of acute radiation sickness. Clinical manifestations, prevention and treatment. Moscow: “Zashchita” All-Russian Center for Disaster Medicine Publishing House; 2003. 244 p. (In Russ.)
  33. Gladkikh VD, Balandin NA, Basharin VA, et al. Status and prospects for the development of means for the prevention and treatment of radiation injuries. Gladkikh VD, ed. Moscow: Kommentariy Publisher; 2017. 304 p. (In Russ.)
  34. Omer A, Kim H, Yalamarti B, et al. Engraftment syndrome after allogeneic hematopoietic cell transplantation in adults. Am J Hematol. 2014;89(7):698–705. doi: 10.1002/ajh.23716
  35. Spitzer TR. Engraftment syndrome: double-edged sword of hematopoietic cell transplants. Bone Marrow Transplant. 2015;50(4):469–475. doi: 10.1038/bmt.2014.296
  36. Qian L, Cen J. Hematopoietic stem cells and mesenchymal stromal cells in acute radiation syndrome. Oxid Med Cell Longev. 2020;20:8340756. doi: 10.1155/2020/8340756
  37. Guo M, Dong Z, Qiao J, et al. Severe acute radiation syndrome: treatment of a lethally 60Co-source irradiated accident victim in China with HLA-mismatched peripheral blood stem cell transplantation and mesenchymal stem cells. J Radiat Res. 2014;55(2):205–209. doi: 10.1093/jrr/rrt102
  38. Baselet B, Sonveaux P, Baatout S, Aerts A. Pathological effects of ionizing radiation: endothelial activation and dysfunction. Cell Mol Life Sci. 2019;76(4):699–728. doi: 10.1007/s00018-018-2956-z
  39. Rafii S, Ginsberg M, Scandura J, et al. Transplantation of endothelial cells to mitigate acute and chronic radiation injury to vital organs. Radiat Res. 2016;186(2):196–202. doi: 10.1667/RR14461.1
  40. Gao S, Zhao Z, Wu R, et al. Bone marrow mesenchymal stem cell transplantation improves radiation-induced heart injury through DNA damage repair in rat model. Radiat Environment Biophys. 2017;56(1):3–77. doi: 10.1007/s00411-016-0675-0
  41. Xia C, Chang Р, Zhang Y, et al. Therapeutic effects of bone marrow-derived mesenchymal stem cells on radiation-induced lung injury. Oncol Rep. 2016;35(2):731–738. doi: 10.3892/or.2015.4433
  42. Klimczak A, Kozlowska U. Mesenchymal stromal cells and tissue-specific progenitor cells: their role in tissue homeostasis. Stem Cells International. 2016;2016:4285215. doi: 10.1155/2016/4285215
  43. Fekete N, Erle A, Amann E, et al. Effect of high-dose irradiation on human bone-marrow-derived mesenchymal stromal cells. Tissue Eng Part C Methods. 2014;21(2):112–122. doi: 10.1089/ten.TEC.2013.0766
  44. Prendergast AM, Cruet-Hennequart S, Shaw G, et al. Activation of DNA damage response pathways in human mesenchymal stem cells exposed to cisplatin or γ-irradiation. Cell Cycle. 2011;10(21): 3768–3777. doi: 10.4161/cc.10.21.17972
  45. Sugrue T, Brown J, Lowndes N, Ceredig R. Multiple facets of the DNA damage response contribute to the radioresistance of mouse mesenchymal stromal cell lines. Stem cells. 2013;31(1):137–145. doi: 10.1002/stem.1222
  46. Bensidhoum M, Chapel A, Francois S, et al. Homing of in vitro expanded Stro 1or Stro1+ human mesenchymal stem cells into the NOD/SCID mouse and their role in supporting human CD34 cell engraftment. Blood. 2004;103(9):3313–3319. doi: 10.1182/blood-2003-04-1121
  47. Kim DH, Yoo KH, Yim YS, et al. Cotransplanted bone marrow derived mesenchymal stem cells (MSC) enhanced engraftment of hematopoietic stem cells in a MSC-dose dependent manner in NOD/SCID mice. J Korean Med Sci. 2006;21(6):1000–1004. doi: 10.3346/jkms.2006.21.6.1000
  48. Koc ON, Gerson SL, Cooper BW, et al. Rapid hematopoietic recovery after confusion of autologous blood stem cells and culture expanded marrow mesenchymal stem cells in advanced breast cancer patients receiving high dose chemotherapy. J Clin Oncol. 2000;18(2):307–316. doi: 10.1200/JCO.2000.18.2.307
  49. Ball LM, Bernardo ME, Roelofs H, et al. Cotransplantation of ex vivo expanded mesenchymal stem cells accelerates lymphocyte recovery and may reduce the risk of graft failure in haploidentical hematopoietic stem cell transplantation. Blood. 2007;110(7):2764–2767. doi: 10.1182/blood-2007-04-087056

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Eco-Vector, 2022

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».