Popłód, przez długi czas uznawany jedynie za odpad poporodowy, stanowi cenne źródło dwóch rodzajów komórek wykorzystywanych do celów terapeutycznych: hematopoetycznych komórek macierzystych oraz mezenchymalnych komórek macierzystych/stromalnych (1). Komórki hematopoetyczne z krwi pępowinowej są już terapią standardową – w Polsce są wykorzystywane do leczenia dzieci od 2000 roku (2). Drugą pulę multipotencjalnych komórek macierzystych stanowią komórki MSC (ang. mesenchymal stem cells – tkankowe komórki macierzyste). We krwi pępowinowej są one obecne w niewielkiej liczbie, dlatego najczęściej pozyskuje się je ze sznura pępowinowego (galarety Whartona) (3). Komórki te ze wskazań z obszaru medycyny regeneracyjnej są wykorzystywane w badaniach klinicznych oraz medycznych eksperymentach leczniczych pod postacią produktów leczniczych terapii zaawansowanej (ang. advanced therapy medicinal product – ATMP) dopuszczonych do zastosowań eksperymentalnych u ludzi przez właściwe urzędy regulacyjne. Jednym z czterech głównych źródeł mezenchymalnych komórek macierzystych/stromalnych, których skuteczność w rozmaitych wskazaniach została oceniona w badaniach klinicznych, jest łożysko (4). Ma ono szereg zalet: podobnie jak sznur pępowinowy jest łatwo dostępne i pobierane nieinwazyjnie, a pochodzące z niego komórki nie mają charakteru embrionalnego, co zwiększa bezpieczeństwo ich stosowania oraz ogranicza dylematy etyczne związane z zastosowaniem komórek zarodkowych (5, 6). Wartość ludzkiego łożyska nie ogranicza się jednak do zawartych w nim komórek macierzystych. Łożysko jest także źródłem różnorodnych białek przydatnych w medycynie regeneracyjnej, tak więc sama tkanka łożyska może być stosowana jako komponent medyczny lub produkt leczniczy terapii zaawansowanej (7). Prowadzone są badania dotyczące zastosowania w medycynie regeneracyjnej samego łożyska w charakterze biomateriału (w postaci hydrolizatu, hydrożeli, scaffoldów) do zastosowań chirurgicznych, ortopedycznych, dermatologicznych i neurologicznych, np. w celu regeneracji ran, ścięgien czy uszkodzeń chrząstek międzykręgowych (8, 9). Zastosowanie łożyska do celów terapeutycznych badane jest więc wielokierunkowo: jako ekstrakt tkankowy (głównie w kosmetologii), biomateriał (w ortopedii, leczeniu ran i okulistyce) oraz źródło komórek MSC, ocenianych w najszerszym zakresie wskazań eksperymentalnych.

Na początku XXI wieku badacze zaczęli zdawać sobie sprawę, że komórki tkanek płodowych wykazują wyraźne cechy komórek macierzystych, takie jak ekspresja markerów pluripotencji i zdolność do różnicowania w komórki trzech listków zarodkowych (10, 11). Komórki MSC z łożyska w warunkach in vitro udało się zróżnicować do komórek progenitorowych serca (12), komórek wytwarzających insulinę (13), tkanek trzustki i wątroby (14), mięśni gładkich, osteoblastów i adipocytów (15). Komórki macierzyste pochodzące z ludzkiego łożyska mogą ulec różnicowaniu w kierunku progenitorów neuronalnych i niedojrzałych oligodendrocytów (16), astrocytów (15). Zróżnicowane komórki były natychmiast po podziale komórkowym, z pewną liczbą bardziej zaawansowanych, ale jeszcze nie w pełni dojrzałych neuronów. Neurony miały charakter dopaminergiczny lub serotoninergiczny (16).

Komórki MSC z łożyska posiadają także właściwości parakrynne, tj. wydzielają związki aktywne biologicznie, które zwiększają przeżywalność innych komórek, zmniejszają stres oksydacyjny i stan zapalny, chronią przed zwłóknieniem i pobudzają tworzenie nowych naczyń krwionośnych (10). Komórki MSC z łożyska, podobnie jak komórki ze sznura pępowinowego, mają bardzo niską immunogenność, dzięki czemu mogą stanowić gotowe preparaty lecznicze podawane bez dopasowywania immunologicznego dawcy i chorego biorcy (17).

Większość opublikowanych dotychczas badań dotyczy badań chorób ludzkich na modelach zwierzęcych. Rezultaty te są obiecujące; wstępnie wykazano skuteczność tych komórek w: zawale mięśnia sercowego, cukrzycy typu 1, ostrym uszkodzeniu nerek, ostrym uszkodzeniu wątroby, marskości wątroby, włóknieniu wątroby, włóknieniu płuc, udarze niedokrwiennym mózgu, chorobie Alzheimera, uszkodzeniu rdzenia kręgowego oraz uszkodzeniu kości przez zmianę nowotworową.

Iniekcje komórek macierzystych z łożyska do mięśnia sercowego świń z eksperymentalnym zawałem mięśnia sercowego skutkowały mniejszym rozmiarem blizny pourazowej oraz znaczną poprawą ściany serca w skurczu i skróceniem granicznej strefy zawału, ocenionych za pomocą rezonansu magnetycznego (18).

Komórki mezodermalne pochodzące z ludzkiego łożyska, izolowane z kosmków kosmówki wykazywały ekspresję transkryptów insuliny, glukagonu, somatostatyny, Ngn3 i Isl1. Podanie tych niezróżnicowanych komórek mezodermalnych pod torebkę nerkową u myszy z cukrzycą wywołaną streptozotocyną prowadziło do przywrócenia normoglikemii i zwiększenia masy ciała. Podobne wyniki odnotowano po zastosowaniu biokompatybilnych mikrokapsułek wypełnionych ludzkimi komórkami mezodermalnymi zróżnicowanymi w skupiska komórek podobnych do wysp trzustkowych u myszy chorych na cukrzycę (19).

Mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z łożyska mogą być obiecującą metodą leczenia ostrej niewydolności nerek oraz zapobiegania rozwojowi przewlekłej choroby nerek. Są one zdolne do hamowania kaskady pierwotnego włóknienia nerek poprzez zmniejszanie pierwotnych uszkodzeń nerek i przywracania ich funkcji. W badaniu na szczurach z uszkodzeniem nerek indukowanym niedokrwieniem i reperfuzją stwierdzono 100% przeżycie w grupie zwierząt modelowych leczonych komórkami MSC z łożyska w porównaniu z 75% przeżycia w grupie kontrolnej (20).

W określonych warunkach komórki macierzyste pochodzące z łożyska mogą ulegać różnicowaniu w komórki wątroby (14). W porównaniu do innych źródeł komórek mezenchymalnych komórki macierzyste pochodzące z łożyska mają największy potencjał do różnicowania i proliferacji w kierunku komórek wątroby in vitro. Komórki macierzyste pochodzące z łożyska, głównie te pochodzące z kosmówki, wykazywały wyższy poziom czynnika wzrostu hepatocytów po różnicowaniu (21). W innym badaniu mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące z kosmówki mogły aktywować autofagię w celu zwiększenia regeneracji w uszkodzonym modelu wątroby szczura poddanego działaniu czterochlorometanu. Po podaniu komórek macierzystych z łożyska zaobserwowano zmniejszenie apoptozy (aktywność kaspazy) oraz zwiększenie poziomów autofagii, przeżycia i regeneracji komórek wątroby (22).

W modelach zwierzęcych zwłóknienia wątroby i marskości wątroby, komórki macierzyste izolowane z różnych części łożyska wykazywały zdolność do hamowania kolagenu poprzez wydzielanie różnych substancji rozpuszczalnych (23).

W mysim modelu zwłóknienia płuc indukowanym bleomycyną, terapia komórkowa przy użyciu komórek macierzystych z łożyska skutkowała zmniejszeniem infiltracji neutrofili i znaczną redukcją nasilenia zwłóknienia w porównaniu do grupy kontrolnej. Zaobserwowano również poprawę funkcji płuc zarówno w modelu mysim, jak i owczym (14, 24). Podanie allogenicznych i ksenogenicznych mezenchymalnych komórek macierzystych pochodzących z łożyska zmniejszyło także infiltrację neutrofili oraz zwłóknienie w indukowanym bleomycyną mysim modelu zwłóknienia płuc (24, 25).

Komórki MSC z ludzkiego łożyska wykazały działanie neuroprotekcyjne u szczurów z indukowanym udarem. Dożylne podanie tych komórek znacząco zwiększyło stężenie VEGF (ang. vascular endothelial growth factor), HGF (ang. hepatocyte growth factor) i BDFNF (ang. brain derived neurotrophic factor) w mózgu szczurów z udarem w porównaniu z grupą kontrolną (24, 26). W podobnym modelu szczurzym dożylne podanie MSC z łożyska stymulowało proliferację komórek macierzystych i progenitorowych biorcy oraz ich migrację do miejsca uszkodzenia (14, 24). Zasugerowano, że działanie parakrynne zastosowanych komórek, poprzez modulację obwodowych i lokalnych reakcji immunologicznych lub wydzielanie przez podane komórki związków rozpuszczalnych o działaniu przeciwapoptotycznym, neurogennym i angiogennym, może odgrywać istotną rolę w tym procesie (14, 24).

W mysim modelu choroby Alzheimera komórki macierzyste z łożyska zmieniły właściwości komórek mikrogleju, prowadząc do zmniejszenia reakcji zapalnej związanej ze złogami β-amyloidu. Ponadto myszy, którym podano komórki macierzyste z łożyska w porównaniu z grupą kontrolną otrzymującą sól fizjologiczną, wykazywały wyższe poziomy enzymów degradujących β-amyloid, obniżone poziomy cytokin prozapalnych, zwiększone poziomy cytokin przeciwzapalnych (TGF-β i IL-10), wolniejszy postęp choroby Alzheimera oraz poprawę funkcji pamięci (27).

Po podaniu do uszkodzonego rdzenia kręgowego, komórki mezenchymalne pochodzące z ludzkiego łożyska wykazały znaczące efekty neuroprotekcyjne: minimalizowały ubytek w jamie uszkodzenia, hamowały proces zapalny i astrogliozę, a także stymulowały angiogenezę (28).

Domięśniowe podanie komórek MSC z łożyska skutkowało istotnym remodelingiem naczyń krwionośnych, zmniejszeniem stresu oksydacyjnego i poprawą funkcji kończyn dolnych w porównaniu z grupą kontrolną (29).

Leczenie komórkami MSC pochodzącymi z łożyska, rozpoczęte 4 godziny po zamknięciu środkowej tętnicy mózgowej, poprawiało wyniki funkcjonalne i zmniejszało objętość uszkodzenia. Leczenie adhezyjnymi komórkami stromalnymi pochodzącymi z łożyska istotnie zwiększało ekspresję VEGF i HGF, a także poziomy VEGF, HGF i BDNF w niedokrwionym obszarze mózgu (26).