Abstract

Themen rund um die Wundheilung haben großes wissenschaftliches Interesse geweckt und boomende Finanzmärkte in neuartige Wundtherapien investiert. In diesem Bereich wurden große Fortschritte erzielt, aber es überrascht nicht, dass die jüngsten Erfolge neue Herausforderungen aufzeigen, die angegangen werden müssen. In Bezug auf die Wundheilung bleiben große Gewebedefizite, widerspenstige Wunden und pathologische Narbenbildung nur einige unserer drängendsten Herausforderungen. Stammzellbasierte Therapien wurden als vielversprechendes Mittel angekündigt, um die derzeitigen Einschränkungen im Wundmanagement zu übertreffen. Das breite Differenzierungspotential von Stammzellen ermöglicht die Wiederherstellung von verlorenem oder geschädigtem Gewebe, während ihre Fähigkeit, das Wundbett aus der Ferne zu immunmodulieren, darauf hindeutet, dass ihre klinischen Anwendungen nicht auf die direkte Gewebebildung beschränkt sein müssen. Der klinische Nutzen von Stammzellen wurde in Dutzenden von klinischen Studien in der chronischen Wundtherapie nachgewiesen, aber es besteht die Hoffnung, dass andere Aspekte der Wundversorgung einen ähnlichen Nutzen haben werden. Wissenschaftliche Untersuchungen zur stammzellbasierten Wundtherapie gibt es in Forschungslabors auf der ganzen Welt. Während ihre klinischen Anwendungen noch in den Kinderschuhen stecken, ist es aufgrund der hohen Investitionen in ihr Potenzial für plastische Chirurgen ein lohnendes Thema, sie sowohl in Bezug auf ihre aktuellen als auch in Bezug auf ihre zukünftigen Anwendungen zu überprüfen.

1. Einleitung

Wundheilung ist ein komplexer Prozess, an dem mehrere physiologische Mechanismen beteiligt sind, die in einer wirksamen Reaktion auf Gewebeverletzungen koordiniert sind. Dieser Prozess besteht aus mehreren verschiedenen, sich jedoch überlappenden Phasen – Hämostase und Entzündung, Proliferation und Reifung —, die unter normalen Umständen zur Narbenbildung führen . Normale Wundreparatur existiert entlang eines Spektrums von Ergebnissen, die sich aus Gewebeverletzungen ergeben. Diese reichen von pathologischer Unterheilung (d. H. Chronischen, nicht heilenden Wunden) bis hin zu pathologischer Überhitzung (d. H. hypertrophen Narben und Keloiden), wobei die physiologische Heilung, einschließlich Narbenbildung, irgendwo dazwischen liegt. Das Interesse an der Wundheilungsforschung wächst weiter, wobei der Schwerpunkt nun auf Stammzelltherapien liegt, um die Einschränkungen unserer derzeitigen Wundmanagementpraktiken zu überwinden. Bisher haben 45 veröffentlichte klinische Studien und weitere 33 Studien mit noch unveröffentlichten Ergebnissen das Potenzial von Stammzellen bei der Behandlung von pathologischer Unterheilung untersucht (unveröffentlichte Daten). Aktuelle Forschungsergebnisse deuten daher darauf hin, dass wir uns einem Wendepunkt in der Verbreitung von stammzellbasierten Therapien und der Verwendung dieser Therapien zur Behandlung von Krankheiten nähern. So wie, Ein grundlegendes Verständnis der Wundheilung und die jüngsten Fortschritte in der Stammzelltherapien sind wichtige Themen für plastische Chirurgen. Hier diskutieren wir den ungedeckten Bedarf, den Stammzelltherapien angeblich decken sollen, sowie ihre derzeitige Verwendung bei der Wundheilung.

2. Bedeutung der Wundheilung

Der Großteil des Körpergewebes ist in der Lage, nach einer Störung der Gewebeintegrität eine Wundreparatur durchzuführen . Die Wundversorgung ist ein wichtiger Bestandteil der chirurgischen Praxis sowohl akut (z. B. Trauma, Verbrennungen und Operationen) als auch chronisch (z., Druckgeschwüre, venöse Geschwüre und diabetische Geschwüre). Nach der Heilung führen diese Wunden zur Narbenbildung. Zehn Milliarden Dollar werden jedes Jahr für die Wundversorgung aufgewendet . Chronische Wunden sind besonders kostspielig, da sie oft eine längere Nachsorge mit wiederholten Eingriffen erfordern und nicht selten therapieresistent sind; Es wird geschätzt, dass 1% der Bevölkerung zu einem bestimmten Zeitpunkt an irgendeiner Form chronischer Wunde leidet .Die pathologische Narbenbildung, einschließlich hypertropher Narben und Keloide, ist ein weiteres Problem bei der Wundbehandlung. Diese Bedingungen können angesichts der Möglichkeit eines dauerhaften Funktionsverlusts sowie eines sozialen Stigmas besonders problematisch sein . Hypertrophe Narben sind in der Regel das Ergebnis von traumatischen Verletzungen oder Verbrennungen, aber eine Operation ist eine weitere mögliche Ursache. In einem bestimmten Jahr zeigen die 1 Million Verbrennungen und 2 Millionen Patienten, die bei Kraftfahrzeugunfällen verletzt wurden, die eine Behandlung erfordern, sowie die Millionen anderer, die sich einer invasiven Operation unterziehen, die Dringlichkeit dieses Problems .

3. Normale Wundheilungsphysiologie

Wie bereits erwähnt, besteht die Wundheilung aus drei überlappenden Stadien: (1) Entzündungsphase, (2) Proliferationsphase und (3) Reifungsphase. Es ist wichtig, die physiologischen Mechanismen der Wundheilung zu verstehen, um die Anomalien, die verschiedenen Wundheilungsstörungen zugrunde liegen, vollständig zu erkennen und eine angemessene Behandlung zu gewährleisten. Hier fassen wir kurz die grundlegenden physiologischen Mechanismen der Wundheilung zusammen. Für eingehendere Diskussionen dieser Prozesse über den Rahmen dieses Papiers hinaus, insbesondere in Bezug auf die Entzündungsreaktion, Der Leser wird auf Rezensionen von Gurtner et al. und Eming et al. .

Eine Gewebeverletzung initiiert die Wundheilungsreaktion, beginnend mit der Wundhämostase als Teil der Entzündungsphase. Obwohl der Blutfluss am Wundbett selbst eingeschränkt ist, unterliegt das angrenzende Gewebe einer erhöhten Perfusion. Entzündungsmediatoren werden zusammen mit der Gerinnungskaskade produziert, wodurch ein lokaler Konzentrationsgradient erzeugt wird. Dies fördert die Bildung von Fibrinmatrix und die Chemotaxis von Neutrophilen. Sobald die Matrix etabliert ist, treten Neutrophile ein, um das abgestorbene Gewebe zu entfernen und mögliche Infektionen über die angeborene Immunantwort zu kontrollieren. Diese migrierenden Zellen verstärken die Entzündungsreaktion weiter und setzen selbst proinflammatorische Zytokine frei, die zu Schwellungen und Erythemen beitragen, die häufig in den Anfangsstadien der Wundheilung beobachtet werden. Diese Phase dauert in der Regel 4 Tage .

In der anschließenden Proliferationsphase setzen Entzündungszellen verschiedene Zytokine und andere Signalmoleküle frei, um Fibroblasten und vaskuläre Endothelzellen an der Verletzungsstelle zu rekrutieren. Fibroblasten produzieren Kollagen, das die provisorische Fibrinmatrix zu ersetzen beginnt und die mechanische Festigkeit der Wunde erhöht. Ein Teil dieser Fibroblasten differenziert sich auch in Myofibroblasten, die zur mechanischen Wundkontraktion beitragen. Wandernde Endothelzellen tragen über Angiogenese zur Revaskularisation des Wundbettes bei und unterstützen so das sich entwickelnde Granulationsgewebe. Keratinozyten wandern auch zum Wundrand, wo sie sich vermehren . Bemerkenswert ist, dass die Zerstörung von Haarfollikeln in größeren Wunden mit einer langsameren Reepithelialisierung infolge des Verlusts der epidermalen Stammzellnische korreliert, was möglicherweise die Platzierung von Hauttransplantaten erforderlich macht, um einen vollständigen Verschluss zu erreichen .

Während der letzten Reifungsphase wird die Wunde reepithelisiert. Durch die Narbenbildung kann das geheilte Gewebe einige, aber nicht alle seiner ursprünglichen Zugfestigkeit wiedererlangen. Die Gewebeelastizität ist jedoch infolge einer ausgedehnten Fibrose dramatisch reduziert. Während die Intensität der heilenden Antwort in seinen Endstadien deeskaliert, erfährt die Mehrheit der endothelial Zellen, der Makrophagen und der myofibroblasts, die zum Wundbett lokalisiert werden, apoptosis. Die verbleibende Narbe wird in den folgenden Monaten bis Jahren weiter umgebaut .

4. Ziele für neuartige zellbasierte Therapien

Allein in den USA werden die Kosten für das chronische Wundmanagement auf über 25 Milliarden US-Dollar pro Jahr geschätzt . Darüber hinaus unterstützen diese Therapien häufig suboptimale klinische Ergebnisse und markieren chronische Wunden als wichtige Ziele für neuartige Therapien. Während eine normale Wundheilung zu einer gutartigen Narbenbildung führt, können gestörte Wundheilungsprozesse zu einer ästhetisch missliebigen Narbenbildung oder sogar zu einer chronischen, nicht heilenden Wunde führen. Zu den Faktoren, die die physiologische Heilung stören, gehören Alterung, Bewegungsmangel (gekennzeichnet durch wenig oder keine körperliche Aktivität), psychischer Status und Rauchen . Chronische Krankheitszustände teilen viele der modifizierbaren Risikofaktoren, die mit einer schlechten Wundheilung verbunden sind, und behindern selbst den physiologischen Heilungsprozess. Zum Beispiel ist Diabetes eng mit chronischer Wundbildung in Form von nicht heilenden diabetischen Geschwüren verbunden . Unkontrollierter Diabetes beeinträchtigt die Migration von Neutrophilen und Makrophagen in das Wundbett. Die daraus resultierende Verzögerung der Wundheilung prädisponiert Patienten diabetische Fußgeschwüre zu entwickeln, die wiederum infiziert werden können und chirurgische Debridement oder Amputation erfordern. Ein besseres Verständnis der chronischen Wundpathophysiologie kann helfen, mögliche Rollen für stammzellbasierte Therapien bei nicht heilenden Wunden zu identifizieren . Letztendlich ist es das Ziel, kostengünstige Therapien zu entwickeln, die die Lebensqualität von Patienten mit diesen Erkrankungen erheblich verbessern können. Stammzellen bieten hierfür ein vielversprechendes Mittel mit dem Potenzial, widerspenstige Wunden zu heilen und kostspielige Folgen längerer Gewebedefekte zu verhindern .

Am entgegengesetzten Ende des Wundheilungsspektrums existiert eine pathologische Überhitzung, unterteilt in hypertrophe Narbenbildung und Keloidbildung. Hypertrophe Narbenbildung wird der dysregulierten Proliferation von Entzündungszellen und Fibroblasten während des Wundheilungsprozesses zugeschrieben, was weiter zu einer stark desorganisierten Matrixstruktur beiträgt, die für Narben charakteristisch ist . Hypertrophe Narbenbildung hat derzeit keine bekannte Heilung; Die verfügbaren Behandlungen sind unzureichend, um die Narbenbildung einzudämmen oder den daraus resultierenden ästhetischen Defekt zu verringern. Übermäßige Entzündung ist ein Merkmal sowohl der hypertrophen Narbenbildung als auch der chronischen Wundbetten, von denen letztere erfolgreich durch Stammzellimmunmodulation behandelt wurden . Stammzellen können somit ein Mittel bieten, um pathologische Narbenbildung anzugehen .

Keloidbildung ist ein extremeres Beispiel für pathologische Narbenbildung. Oft als getrennt von hypertrophen Narben in Bezug auf ihre Pathophysiologie betrachtet, hat histologische Analyse vorgeschlagen, dass Keloide in der Tat einfach weiter entlang des pathologischen Spektrums sein können . Keloide treten ausschließlich beim Menschen nach Gewebeverletzungen auf, nicht selten infolge chirurgischer Einschnitte . Sowohl hypertrophe Narbenbildung als auch Keloidbildung beinhalten abnormal hohe Narbenbildung. Hypertrophe Narben bleiben jedoch auf die Wundränder beschränkt, während Keloide darüber hinaus in das umgebende normale Gewebe eindringen. Während sich hypertrophe Narben im Laufe der Zeit charakteristisch zurückbilden, können Keloide jahrelang wachsen und sich fast nie spontan zurückbilden, was zu verheerenderen kosmetischen Ergebnissen führt . Tatsächlich korreliert die Menge an gebildetem Narbengewebe nicht mit der Schwere der anfänglichen Verletzung, so dass selbst kleine Wunden erhebliche ästhetische Konsequenzen haben können. Obwohl mehrere Arten von Behandlungen versucht wurden, Keloidnarben zu behandeln, hat keine zu signifikanten Ergebnissen geführt . Experimentelle Studien haben jedoch die Fähigkeit von Stammzellen gezeigt, das Keloidwachstum zu hemmen, was neue Wege für ihre Behandlung eröffnet . Leider sind diese Ergebnisse nicht universell und es sind weitere Studien in Bezug auf Stammzellanwendungen für das Keloidmanagement erforderlich .

5. Traditionelle Ansätze zur Wundheilung

In Fällen, in denen Gewebedefekte die Platzierung eines Hauttransplantats erfordern, können Chirurgen idealerweise autologes Gewebe verwenden und auf eine Immunsuppression verzichten. Eine Autotransplantaternte ist jedoch nicht in allen Fällen möglich, beispielsweise aufgrund unzureichenden Gewebes für die Ernte. In Szenarien, die eine autologe Gewebetransplantation ausschließen, können Chirurgen Leichengewebe, sogenannte Allografts, oder porcine Xenografts verwenden. Dies sind lediglich vorübergehende Maßnahmen, um Wachstumsfaktoren für die Wundheilung bereitzustellen, da die Immunantwort des Wirts in den Wochen nach der Implantation eine Transplantatabstoßung verursacht .

Gewebeverfügbarkeit und Transplantat-Immunogenität sind häufige Probleme in allen Bereichen der Transplantationsmedizin. Hauttransplantation ist keine Ausnahme und spornt die Entwicklung von Tissue Engineered Skin Substitutes an. Die ersten dieser Substitute waren als matrixbasierte Produkte bekannt, die bis heute verwendet werden. Diese Matrizen werden am Wundbett implantiert, wo sie als Schablonen für die Revaskularisation und dermale Regeneration dienen. Eine vollständige Wundheilung erfordert jedoch häufig eine epidermale Abdeckung der Neodermis durch Hauttransplantat oder Lappen, obwohl einige kleine Defekte durch sekundäre Absicht heilen können . Neuere Entwicklungen im Tissue Engineering haben zur Anwendung zellbasierter Therapien geführt. Im Gegensatz zur Ernte von Hautgewebereichen können Keratinozyten jetzt von Patienten geerntet werden. Eine anschließende ex vivo Expansion ermöglicht dabei die Herstellung eines autologen epidermalen Transplantats. Das Produkt ist jedoch sehr dünn, zerbrechlich und relativ teuer in der Herstellung .

Es ist klar, dass es mehrere Versuche gab, die Wirksamkeit von Wundheilungstechniken zu erhöhen und effizientere und zuverlässigere Transplantate zu schaffen. Leider weisen selbst die fortschrittlichsten technischen Hautersatzstoffe Einschränkungen auf; Sie sind sehr teuer, sind nicht immer wirksam und können Hautanhänge nicht vollständig wiederherstellen. Ein anderer Ansatz zur Wundheilung ist daher notwendig, um aktuelle Barrieren in der Wundtherapie zu überwinden und pragmatischere und effektivere Lösungen für wundbezogene Probleme zu schaffen . Die pluripotente Natur von Stammzellen legt nahe, dass sie ein Mittel zur Überwindung zumindest einiger der oben genannten Hindernisse für ein optimales Wundmanagement darstellen können.

6. Stammzellen und Wundheilung

Damit Zellen als Stammzellen eingestuft werden können, müssen sie zwei Kriterien erfüllen: sie müssen eine verlängerte Fähigkeit zur Selbsterneuerung haben und sie müssen in der Lage sein, asymmetrische Teilung zu verwenden, um in speziellere Zelltypen zu differenzieren . Diese Eigenschaften verleihen diesen Zelltypen eine Reihe einzigartiger Fähigkeiten, die genutzt werden könnten, um den Regenerations- und Reparaturprozess in geschädigter Haut zu unterstützen. Studien mit Modellen von Gewebeverletzungen haben gezeigt, dass schwere Verletzungen zu einem dramatischen Anstieg der Anzahl der im Blut zirkulierenden Stammzellen geführt haben . Darüber hinaus wurden zirkulierende Knochenmark-abgeleitete Zellen gefunden, um die Wundstelle zu lokalisieren, wo sie sich auch in nichthämatopoetische Hautstrukturen differenzierten . Andere solche Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass Stammzellen eine sehr wichtige Rolle bei der Wundheilung spielen, und weitere Studien sind erforderlich, um die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen. In diesem Abschnitt werden bemerkenswerte Ergebnisse bei Wundheilungsanwendungen verschiedener Stammzellpopulationen erläutert (Abbildung 1), z. B. mesenchymale Stammzellen (MSCs) (einschließlich adipöser Stammzellen (ASCs)), induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) und embryonale Stammzellen (ESCs).

Die Mehrheit der Studien, die sich mit potenziellen stammzellbezogenen Wundheilungstherapien befassen, konzentrierte sich auf adulte Stammzellen, insbesondere mesenchymale Stammzellen (MSCs). MSCs sind in der Lage, sich selbst zu erneuern und haben großes Versprechen für die Behandlung von Gewebeschäden mit Immunantworten gezeigt . MSCs können aus Knochenmark, Fettgewebe, Nabelschnurblut und Dermis eines Patienten gewonnen werden . Autologe MSCs verzichten nicht nur auf das Risiko einer Transplantatabstoßung, sie hemmen auch die Entzündungsreaktion am Wundbett, die sonst eine effektive Geweberegeneration beeinträchtigen kann . Darüber hinaus wurde gezeigt, dass aus dem Knochenmark stammende MSCs (BM-MSCs) höhere Mengen an Kollagen, Wachstumsfaktoren und angiogenen Faktoren synthetisieren als die nativen dermalen Fibroblasten, was darauf hindeutet, dass sie in Wunden implantiert werden könnten, um die Heilungsrate zu erhöhen, ohne eine Immunantwort auszulösen. Eine Fallstudie zeigte auch den Verschluss eines widerspenstigen diabetischen Fußgeschwürs, das mit einer Kombination von direkten BM-MSCs auf das Wundbett behandelt wurde, das mit einem Biotransplantat bedeckt war, das aus autologen Hautfibroblasten in einer Kollagenmembran bestand . Eine Infektion erschwert häufig auch die Behandlung chronischer Wunden und stellt ein weiteres Problem dar, das bei der Behandlung angegangen werden muss. Ein weiterer Mechanismus, durch den MSCs die Wundheilungsreaktion verstärken können, ist die antimikrobielle Peptidsekretion . Stammzellen zielen auf zahlreiche Aspekte der Wundheilung ab und bieten somit eine vielseitige Behandlung für Wunden, die auf die Standardversorgung nicht angesprochen haben.Obwohl MSCs eine konsistente Fähigkeit gezeigt haben, die Wundheilungsrate in einer Vielzahl von Szenarien zu erhöhen, gibt es immer noch einige Nachteile dieser Therapien. Zum Beispiel sind MSCs ein praktischer Ansatz für kleine Wunden, aber es ist nicht durchführbar, genügend MSCs zu kultivieren, um sie auf eine große Wunde aufzutragen. Darüber hinaus nimmt die Population von MSCs beim Menschen im Laufe der Zeit ab, was möglicherweise die Möglichkeit ausschließt, autologes MSCs für die Behandlung in den älteren Generationen zu verwenden . Während beobachtet wurde, dass MSCs direkt zur Wundheilung durch Transdifferenzierung in Keratinozyten beitragen , wird allgemein angenommen, dass parakrine Mechanismen eine viel wichtigere Rolle spielen . Daher sind möglicherweise weniger Zellen für die klinische Wirksamkeit erforderlich, wodurch potenzielle Einschränkungen für stammzellbasierte Wundtherapien umgangen und als aufregende Modalitäten zur Verbesserung der Wundheilung beibehalten werden.Während chirurgische Manipulation und Ernte von Fettgewebe im Allgemeinen einfache Verfahren sind, ist das Gewebe selbst komplex. Fettgewebe besteht aus einer Vielzahl von Zellen, einschließlich Adipozyten, glatten Muskelzellen, Fibroblasten, Makrophagen, Endothelzellen und Lymphozyten sowie aus Fett gewonnenen Stammzellen (ASCs). ASCs sind eine Klasse von MSCs, pluripotenten Zellen, die sich in Knochen, Knorpel, Sehnen und Fett differenzieren können, sofern sie unter den erforderlichen Bedingungen kultiviert werden. Sie teilen ein fast gleiches Potenzial mit MSCs, um in Zellen mesodermalen Ursprungs zu differenzieren, werden jedoch aufgrund ihrer breiten Verfügbarkeit und der relativ einfachen Gewinnung ausreichender Zellzahlen bevorzugt . Es wurde gezeigt, dass ASCs die Proliferation menschlicher dermaler Fibroblasten an der Wundstelle durch Sekretion von parakrinen Faktoren fördern, die letztendlich die Wundheilungsrate erhöhen . Eine andere Studie zeigte, dass ASCs unter hypoxischen Bedingungen aufgrund von Entzündungen die Kollagensynthese signifikant erhöhen und zur Verringerung der Wundfläche beitragen. Eine weitere Studie zeigte, dass dies durch Hochregulierung der imperativen Wachstumsfaktoren, des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) und des basischen Fibroblastenwachstumsfaktors (bFGF) erreicht wurde . Solche Beweise zeigen das immense Versprechen von ASCs im zukünftigen Wundmanagement.

Bei der Verwendung von MSC und ASC sind mehrere Probleme aufgetreten. Die geringe Population verfügbarer MSCs und die Notwendigkeit schmerzhafter invasiver Ernteverfahren wurden teilweise durch die Umstellung auf ASC-Anwendungen umgangen . Es gibt jedoch noch eine Reihe anderer Probleme. Die Wirksamkeit jeder zellbasierten Therapie erfordert die Verabreichung einer ausreichenden Anzahl von Zellen, was häufig zu einer Ex-vivo-Erweiterung von MSCs für den klinischen Einsatz geführt hat. Dies kann problematisch sein, da eine Langzeitkultur zu epigenetischen und phänotypischen Veränderungen in Zellpopulationen führen kann, die möglicherweise die Wirksamkeit beeinträchtigen oder schlimmer noch zu schädlichen Mutationen führen . Bioreaktoren mit geschlossenem System bieten die Möglichkeit, die Zellzahl zu erhöhen und die Variabilität der Kulturmethoden zu verringern, wodurch das Potenzial für eine groß angelegte klinische Anwendung erhöht wird . Angesichts der Herausforderungen der Ex-vivo-Stammzellkultur sind neben den Erkenntnissen, dass das Überleben von MSC nach der Transplantation oft nur von kurzer Dauer und ihre Auswirkungen vorübergehend ist, auch Technologien zur Verbesserung ihrer Effizienz stark gefragt . Es sind verschiedene Entwicklungen eingetreten, um Mittel zur Verabreichung von Zellen, beispielsweise innerhalb von Fibrinsprays, zu verbessern . Die Verbesserung der lokalen Mikroumgebung transplantierter Stammzellen, beispielsweise durch Aussaat in humane Kollagenmatrizen , bietet ein Mittel zur Optimierung der Zellabgabe und des Überlebens. Die Verbesserung der Stammzellen ist nicht auf Kollagengerüste beschränkt, da Hydrogele und Seidenfibroingerüste auch die Wundheilungseigenschaften von gleichzeitig verabreichten Stammzellen verbessert haben . Neue Methoden zum Targeting von Stammzellen auf gewünschte Gewebe mit Peptid- oder Antikörpermarkierung könnten möglicherweise die Notwendigkeit einer direkten Verabreichung beseitigen . Die Nutzung des Potenzials von Stammzellen in der Wundtherapie hat enorme Möglichkeiten für Innovationen geschaffen, sowohl in Bezug auf die Grundlagenforschung als auch auf die Kommerzialisierung neuer Technologien. Da Zelltherapien weiter optimiert werden, werden weitere Anwendungen adulter Stammzellen wie ASCs und MSCs für plastische Chirurgen entwickelt.

Die erstaunliche Proliferationskapazität des Embryos legt nahe, dass die Untersuchung embryonaler Stammzellen (ESCs) unser Verständnis von Regenerationsprozessen fördern und eine optimalere Wundbehandlung ermöglichen könnte. Während Embryonen ursprünglich als eine Schlüsselquelle für pluripotente Stammzellen angesehen wurden, waren ESCs in den Vereinigten Staaten ein Thema extremer Kontroversen, und der Zugang zu diesen Zellen war in der Vergangenheit sehr begrenzt. ESCs werden aus der inneren Zellmasse der Blastozyste, einem Präimplantationsembryo im Frühstadium, gewonnen. Daher können ESCs nicht vom Patienten geerntet werden, und ihre direkte Verwendung würde neben ethischen Bedenken im Zusammenhang mit embryonalem Gewebe alle Nachteile der Allofotografie mit sich bringen . Während ESCs selbst für die Gewebetransplantation weniger geeignet sind, bieten sie das Potenzial, physiologische Heilungsprozesse über parakrine Mechanismen zu verstärken. Zum Beispiel sezernieren ESC-abgeleitete Endothelzellen eine Vielzahl von Zytokinfaktoren, die zu einer verbesserten Wundheilung führen .Schließlich beschrieb die bahnbrechende Studie von Takahashi und Yamanaka im Jahr 2006 eine Methode zur Umprogrammierung adulter Zellen zurück in einen embryonalen Zustand, die als induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) bezeichnet wird . Diese Zellen eröffneten viele neue Wege in der Stammzellforschung, indem sie ethische Kontroversen und Probleme im Zusammenhang mit exogener Gewebeabstoßung umgingen. In einer Studie gelang es, dermale Fibroblasten ohne Verwendung eines viralen Vektors in iPSCs umzuprogrammieren, was bedeutete, dass iPSCs für kranke und / oder ältere Patienten abgeleitet werden konnten, die sie höchstwahrscheinlich mehr benötigen . Eine andere Studie hat gezeigt, dass iPSC-abgeleitete Fibroblasten eine erhöhte Produktion von extrazellulären Matrixproteinen zeigen, die auch die Wundheilungsrate erhöhen könnten . Die Rolle von iPSCs weitet sich weiterhin auf zahlreiche Forschungsbereiche aus, von den Grundlagen- bis zu den Translationswissenschaften. Im Jahr 2014 verabreichte ein japanisches Team als erstes iPSCs klinisch, in diesem Fall zur Behandlung der altersbedingten Makuladegeneration. Zuverlässige iPSC-basierte Therapien für das Wundmanagement sind jedoch weiterhin schwer zu finden, da wir weiterhin auf die Ergebnisse ihrer ersten klinischen Anwendung warten. Die Verabreichung dedifferenzierter pluripotenter Zellen birgt das Risiko einer späteren Tumorbildung, so dass vor jeder Proliferation langfristige Vorstudien hinsichtlich ihrer klinischen Anwendung durchgeführt werden müssen. Wir müssen unser Verständnis darüber, wie sie die Wundumgebung modulieren können, weiter ausbauen und gleichzeitig unsere Fähigkeit verbessern, sie in vitro und in vivo zu manipulieren. Auf diese Weise können wir unsere Entdeckungen effektiver von der Bank auf das Bett übertragen.Probleme im Zusammenhang mit der Wundheilung stellen eine erhebliche Belastung für das gesamte Gesundheitssystem dar, aber ihre negativen psychosozialen Auswirkungen auf die Patienten sind unermesslich. Traditionelle Wundheilungstechnologien, einschließlich Hauttransplantationen und Tissue-Engineered-Hautersatzstoffe, bleiben in der klinischen Praxis von unschätzbarem Wert. Die wachsende Prävalenz widerspenstiger Wunden geht jedoch mit dem Anstieg chronischer Krankheiten einher. Es ist daher unerlässlich, dass ältere Wundmanagementtechniken durch neuartige zellbasierte Therapien ergänzt werden, um die Einschränkungen der derzeitigen Behandlungen zu beseitigen.

Interessenkonflikt

Die Autoren erklären, dass kein Interessenkonflikt bezüglich der Veröffentlichung dieses Artikels besteht.

Beitrag der Autoren

Michael S. Hu, Tripp Leavitt und Samir Malhotra haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.