Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Cell differentiation, physiology and dynamics (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Dept. of Physiology (Semmelweis University)
Starting date
2010-11-01
Closing date
2013-10-31
Funding (in million HUF)
13.211
FTE (full time equivalent)
2.10
state
closed project
Summary in Hungarian
A miokardiális infarktus sejtterápiáját elemző legújabb klinikai vizsgálatok csalódást keltő eredményei aláhúzták a sejtalapú terápiák további fejlesztésének szükségességét. Ezért a kutatások súlypontja visszatért a laboratóriumi kísérletekhez, és fő kutatási kérdéssé az őssejtek szívizomsejtekké differenciálódása, a hatásmechanizmus és a sejtek beépülésének és túlélésének elősegítése vált. Ennek megfelelően a jelen pályázat céljai: (1) a sejt-sejt kapcsolatok szerepének vizsgálata iszkémiás károsodást szenvedett és terápiásan adott sejtek között különös tekintettel a nanocsöveken keresztüli mitokondriális transzferre; (2) a terápiásan adott sejtek hipoxiás, poli(ADP-ribóz) polimeráz gátlást létrehozó, kén-hidrogénnel, ill. réskapcsolat-gátlókkal végzett előkezelésével nyert lehetséges előnyös hatások felderítése; (3) a terápiásan adott különböző sejtek homing mechanizmusában szerepet játszó adhéziós molekulák – szelektin, integrin – szerepének vizsgálata. A vizsgálatokat in vitro szimulált iszkémia modellel, konfokális mikroszkóppal, áramlási citométerrel, valamint molekuláris biológiai módszerekkel végezzük H9c2 szíveredetű sejtek, csontvelői mesenchymalis őssejtek és zsírszövet eredetű őssejtek használatával. A kísérletek (1) hozzásegítenek a szív sejtalapú terápiájának jobb megértéséhez és eredményeinek javításához; (2) elősegítik egy új, fiatal, a szív sejtalapú terápiája iránt elkötelezett kutatócsoport kialakulását, kutatási témát adva 4 tudományos diákköri hallgatónak és 1 PhD hallgatónak; (3) számos hazai és nemzetközi konferenciaszereplést és várhatóan 6 nemzetközi publikációt eredményeznek.
Summary
The rather disappointing results of the recent clinical trials on using cells as an additional therapeutic tool after myocardial infarct have clearly shown the need of further development of cell therapeutic strategies. Therefore the research in this area has returned to the benchside and has started to focus on the differentiation of stem cells to cardiomyocytes, on the possible mechanisms of actions and on the enhancement of cell engraftment and survival. Consequently, the goals of the current grant proposal: (1) to investigate the possible role of cell-to-cell connections between the treated and the therapeutic cells with special interest on mitochondrial transfer via nanotubes; (2) to elucidate the possible beneficial effect of such pretreatments of the therapeutic cells as hypoxia, poly(ADPribose) polymerase inhibition, hydrogen sulphide or gap junction inhibitors; (3) to address the role of adhesion molecules such as integrins and selectins in the homing mechanisms of various therapeutically given cell lines. The investigations are performed using an in vitro setting of simulated ischemia, confocal microscopy, flow cytometry and molecular biological methods on cardiac derived H9c2 cells and on bone marrow or adipose derived stem cells. The results of these studies (1) will contribute to a better understanding of the mechanisms and enhancement of cell therapy for cardiac repair; (2) will help to establish a new, young research team devoted to the elucidation and improvement of cardiac cell therapy providing work for 4 undergraduate students and for one PhD student; (3) will lead to numerous national and international conference presentations and 6 publications.
Final report
Results in Hungarian
Kimutattuk, hogy a H9c2 sejtek képesek az oxidatív stressz által károsodott szomszédos sejtek pusztulását csökkenteni, és ehhez a funkcionális mitokondriumok elengedhetetlenek, továbbá a sejtek között a folyamat során membránhidak alakulnak ki, melyekben mitokondriumok találhatóak.
Kimutattuk, hogy a humán csontvelői őssejtek réskapcsolatai szelektíven gátolhatóak az életképességük csökkentése nélkül, de ez nem vezet jobb sejtterápiás eredményhez a használatuk során.
Igazoltuk, hogy a terápiásan felhasználni kívánt sejtek előkezelése poli ADP-ribóz polimeráz gátlóval elősegíti hatékonyságuk növelését a miokardiális infarktus sejtterápiájának in vitro modeljében.
Kimutattuk, hogy közvetlen hatások tekintetében a humán, zsírszövet eredetű mesenchymalis őssejtek sejtterápiás hatékonysága azonos a csontvelői sejtekével.
Kimutattuk, hogy a humán, zsírszövet eredetű mesenchymalis őssejtek homing mechanizmusában elsősorban az E-szelektin játszik szerepet.
Igazoltuk, hogy a kénhidrogénnel végzett előkezelés a hatékonyabb antioxidáns védekező mechanizmusok aktiválása következtében képes növelni a humán, zsírszövet eredetű mesenchymalis őssejtek túlélését a sejtterápia során, melynek következtében a posztiszkémiás szívizomeredetű sejtek túlélése is javul.
Kimutattuk, hogy alacsony koncentrációk esetén a kénhidrogén növeli a humán zsírszövet eredetű mesenchymalis őssejtek proliferációját.
Results in English
We have demonstrated that H9c2 cells can rescue their oxidatively damaged neighbors from cell death, functional mitochondria are a prerequisite for this effect and membrane bridges containing mitochondria are forming between cells during the process.
We have demonstrated that gap junctions of human bone-marrow derived mesenchymal stem cells can be blocked selectively without decreasing their viability, but this inhibition could not improve cell survival of oxidatively damaged cells.
We have demonstrated that pretreatment of therapeutic cells with poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor enhanced their efficacy in an in vitro model of cell-based therapy in myocardial infarct.
We have shown that mesenchymal stem cells have the same efficacy in cell therapy when used directly on postischemic cells.
We have provided evidence that the homing of human adipose tissue derived stem cells requires predominantly E-selectins.
We have proven that sodium hydrosulfide pretreatment could increase the survival of therapeutically used human adipose tissue-derived stem cells via increased antioxidant defense and improved the postischemic cardiac derived cells’ survival as well.
We have established that the proliferation of human adipose tissue-derived stem cells could be enhanced by sodium sulfide at lower concentrations.
Eleni Dongó, Zsolt Benkő, Ágnes Csizmazia, Kai Michael Kompisch, Udo Schumacher, Levente Kiss: H2S preconditioning of therapeutically used stem cells increases their survival and efficacy in an in vitro model of cell-based therapy in myocardial infarct, Symposium on Cardiovascular Regenerative Medicine, Bethesda, Maryland, USA, 2013. Szeptember 25-26.(poszter), 2013
Szepes M; Janicsek Z; Benkő Z; Cselenyák A; Kiss L: Pretreatment of therapeutic cells with poly(ADP-ribose) polymerase inhibitor enhances their efficacy in an in vitro model of cell-based therapy in myocardial infarct., Int J Mol Med. 2013 Jan;31(1):26-32. doi: 10.3892/ijmm.2012.1186., 2013
Kiss Levente: Sejtterápia a szívelégtelenség kezelésében, Szívelégtelenség Napok, Hajdúszoboszló, 2013. Január 25-26. (felkért előadás), 2013
Szepes M, Benkő Z, Cselenyák A, Kompisch KM, Schumacher U, Lacza Z, Kiss L.: Comparison of the direct effects of human adipose- and bone-marrow-derived stem cells on postischemic cardiomyoblasts in an in vitro simulated ischemia-reperfusion model, Stem Cells Int. 2013; 2013:178346. doi: 10.1155/2013/178346. Epub 2013 Jun 19. IF: ISI Thomson will publish in 2014 (approx. 2,27 according to SCIMAGO), 2013
Bene Szilvia, Farkas Alexandra, Janicsek Zsófia, Kiss Levente: A humán eredetű mesenchymalis őssejtek in vitro kitapadása főként E-szelektinen keresztül valósul meg, A Magyar Élettani Társaság LXXVII. Vándorgyűlése Budapest, 2013. június 5-8. (poszter), 2013
Benkő Zs, Dongó E, Csizmazia Á, Szepes M, Janicsek Zs, Kiss L: H2S preconditioning of therapeutically used stem cells increases their survival and efficacy in an in vitro model of cell-based therapy in myocardial infarct, First European Conference on the Biology of Hydrogen Sulfide, Smolenice, Slovakia, 2012 Június 15-18. (előadás), 2012
Pankotai E; Cselenyák A; Rátosi O; Lőrincz J; Kiss L; Lacza Z: The role of mitochondria in direct cell-to-cell connection dependent rescue of postischemic cardiomyoblasts, Mitochondrion. 2012 Mar;12(2):352-6.,, 2012
Cselenyák A; Benkő Z; Szepes M; Horváth EM; Lacza Z; Kiss L: Az őssejtek szerepe a szívinfarktus kezelésében: in vitro kísérletes módszer a hatásmechanizmus vizsgálatára, Érbetegségek, 2011 XVIII/1., 2011
Dongó E; Hornyák I; Benkő Z; Kiss L: The cardioprotective potential of hydrogen sulfide in myocardial ischemia/reperfusion injury, Acta Physiol Hung., 2011 Volume 98 (4): 369-381, 2011
Benkő Z; Szepes M; Dongó E; Cselenyák A; Farkas Á; Lacza Z, Kiss L: Human adipose tissue derived stem cells improve in vitro the viability of postischemic cardiomyoblasts partially via paracrine factors, Acta Physiologica 2011, 202(Suppl 684):P5, 2011
Janicsek Z; Szepes M; Benkő Z; Cselenyák A; Lacza Z; Kiss L: Poly (ADP-ribose)-polymerase inhibition improves the survival and beneficial effect of therapeutically given cells in an in vitro cell therapy model for ischemia-reper[…], Acta Physiologica 2011, 202(Suppl 684):P31, 2011
Cselenyák A; Szepes M; Benkő Z; Pankotai E; Kiss L; Lacza Z: A H9c2 sejtek alkalmazása csökkenti a sejthalált és a malondialdehid-szintet iszkémia/reperfúzió modellben, Cardiologia Hungarica 2011; 41 : F26, 2011
Kiss L; Benkő Z; Szepes M; Cselenyák A; Lacza Zs: Humán zsírszövet eredetű őssejtek csökkentik a sejthalált in vitro iszkémia-reperfúzió-modellben, Cardiologia Hungarica 2011; 41 : F34, 2011
Cselenyák A; Eleni Dongó E; Benkő Z; Janicsek Z; Lacza Z; Kiss L: Selective inhibition of gap junctions to improve the cell survival in an in vitro simulated ischemia/reperfusion model, 3rd Congerence on „A Focus on Stem Cells”, Development of new stem cell based therapies 2011, Debrecen (poszter), 2011
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Klinikai Kísérleti Kutató- és Humán Élettani Intézet (Semmelweis Egyetem), Új kutatóhely: Élettani Intézet (Semmelweis Egyetem).
