Treatment of limbal stem cell deficiency my means of cultured epidermal cells

Oppsummering av resultater: Første prosjekt besto i å vurdere betydningen av temperatur (totalt ni temperaturer) ved lagring av dyrket hudvev i 2 uker. Vi har undersøkt celleoverlevelse, fenotype, morfologi og metabolsk status. Resultatene viser best celleoverlevelse (95 %) ved 24 grader men best temperatur for å beholde udifferensiert vev ved avsluttet dyrkning var 12 grader. Det var også interessante funn hva metabolsk status i lagringsmediet angår. Basert på dette omfattende arbeidet har vi publisert en artikkel med tittel: Effect of temperature on cultured epidermal cell sheets stored in xenobiotic-free medium, med følgende forfattere: Jackson C, Aabel P, Eidet JR, Messelt EM, Aass HC, Lyberg T, von Unge M, og Utheim TP i tidskriftet PloS One. Vi har også presentert en poster på The Association for Research in Vision and Ophthalmology (ARVO) konferansen i mai 2014. Ett manuskript til basert på fenotypedata fra denne to-ukers studien ble også publisert i Current Eye Research i september, 2015 med tittelen: Effect of storage temperature on the phenotype of cultured epidermal cells stored in xenobiotic-free medium, med følgende forfatterne: Jackson C, Eidet JR, Reppe S, Aass HC, Tønseth KA, Roald B, Lyberg T, Utheim TP. Fra disse to studiene så det ut som om 12 og 24 grader var de meste interessante temperaturene for å lagre dyrkede epidermale celler over en to ukers periode. Mens 24 grader hadde høy viabilitet, viste 12 grader en mer udifferensiert fenotype. Fordi udifferensierte celler er viktige for en vellykket transplantasjon, tenkte vi å gå inn i en mer detaljert studie over en ukes lagringsperiode. Vi forsket på fenotype, viabilitet, morfologi og skader fra reaktive oksygenforbindelser over 5 temperaturgrupper: 4, 8, 12, 16, og 24 grader, i forhold til ikke-lagret kontrollgruppe. Da vi samlet alle data fra de forskjellige eksperimenter, konkluderte vi med at 12 grader er den mest interessante temperatur for å lagre dyrkede epidermale celler for en en ukes periode; Viabiliteten beholdes like godt som ved 16 og 24 grader, men fenotypen er mer udifferensiert og derfor mer verdifull for å brukes til transplantasjon i forbindelse med øyeskader. Et manuskript med tittelen: Optimization of Storage Temperature for Retention of Undifferentiated Cell Character of Cultured Human Epidermal Cell Sheets, med følgende forfatterne: Jackson C, Eidet JR, Reppe S, Eide L, Tønseth KA, Bergersen LH, Dartt DA, Griffith M, og Utheim TP, ble innsendt til tidsskriftet Scientific Reports i august 2015. Den ble ansett av interesse for å publiseres og vil snart bli innsendt igjen etter at de etterspurte eksperimenter er fullført. Dette arbeidet ble også presentert ved en poster på Annual Meeting of The International Society for Stem Cell Research i Stockholm, i 2015. I tillegg har jeg vært medforfatter på en relatert studie om å lagre dyrkede munnhuleceller i en uke ved de samme ulike temperaturer med tittelen: Effect of storage temperature on structure and function of cultured human oral keratinocytes, med følgende forfatterne: Islam, R, Jackson C, Eidet JR, Messelt EB, Corraya, RM, Lyberg T, Griffith M, Dartt D, Utheim TP, som ble publisert i tidskriftet PloS One i juni, 2015. Andre arbeider som jeg har bidratt til omfatter: abstrakter med Ayyad Khan, Digital Pathology Congress; Tor Utheim 6th Annual Vision Meeting 2015; Tor Utheim 2nd European Conference on Aniridia 2015 og Kongsberg Vision Meeting 2015. Avhandlingen ble skrevet i 2015 og innlevert til det medisinske fakultet, Universitet i Oslo i oktober, 2015. Vi forventer en avgjørelse fra komiteen 2. mars, 2016. Avhandlingens tittel er: Treatment of Limbal Stem Cell Deficiency by means of Cultured Epithelial Cells. Den inkluderer alle fire artiklene nevnt foran, samt seksjoner som gir en oversikt over epidermale stamceller og hvordan våre lagringsprosedyrer sammenlignes med andre aktuelle lagringsmetoder. Dette prosjektet har ledet til flere artikler som forhåpenligvis vil føre til en ny metode for å lagre dyrkede epidermale celler som kan hjelpe folk med øyeskader over hele kloden. I samarbeid med andre ønsker vi å følge opp noen temaer med nye forsøk, f.eks proteomics- analyser av dyrkede epidermale celler lagret ved 4, 12 og 24 grader for å sammenligne hvilke signal pathways som har vært aktive eller dempet. I tillegg vil vi teste disse lagringstemperaturer med dyrkede celler dyrket på et substrat, f.eks. fibrin gel, som er i bruk i dag som et underlag for transplantasjon. I tillegg har vi noen ideer om nye epidermale stamcellemarkører som vi ønsker å teste ut. Vi vil også teste effekten av hypoxi på lagrede, dyrkede epidermale celler. Dette har totalt sett vært et veldig interessant og klinisk relevant prosjekt og jeg vil takke Helse Sør-Øst for den mulighet jeg har fått til å arbeide med et slikt verdifullt tema. Limbal stamcellemangel (LSCD) er en potensielt smertefull sykdom karakterisert ved innvekst av bindehinne over hornhinnen, som fører til tap av synet. Dyrkede celler fra et friskt øye kan brukes for å regenerere den skadede hornhinnen. I dette prosjektet bygger vi videre på tidligere arbeid i gruppen. I stedet for å undersøke lagring av hornhinneceller for å behandle LSCD ønsker vi å vurdere om en alternativ celletype lar seg lagre på en tilfredsstillende måte. Stamcellesvikt i øyets overflate kan skyldes en rekke tilstander, herunder etseskade, arvelige sykdommer, autoimmune sykdommer og infeksjoner som trakom. Man antar at omtrent 40 millioner mennesker lider av trakom, hvorav inntil 8 millioner antas å være blinde. Behandling av LSCD omfatter gjenopprettelse av den populasjon av stamceller som normalt hindrer innvekst av omkringliggende bindehinne. Hornhinnens stamceller er også ansvarlige for utskifting av epitelceller som kontinuerlig avskalles fra hornhinnen. Disse stamceller befinner seg i hornhinnens ytterste periferi, kalt limbus. I 1997 ble det vist at en liten limbal biopsi høstet fra pasientens friske øye, og dyrket i laboratoriet før transplantasjon, kunne behandle LSCD. Etter den tid er ca 1000 øyne blitt behandlet ved hjelp av dyrkede limbale celler. I snitt vil 3 av 4 tilfeller kunne bli vellykket behandlet. En alternativ autolog cellekilde har stort potensial da man unngår skade på et friskt eller delvis sykt øye. Ved total dobbeltsidig LSCD kan ikke limbalt vev brukes. En fordel ved å bruke en alternativ, autolog cellekilde er fravær av behov for immundempende behandling. Dyrestudier har vist lovende resultater ved transplantasjon av blant annet dyrkede hårfollikelceller, benmargceller, hudceller. Per i dag er det bare dyrkede limbale-, munnhule- og bindehinneceller som er forsøkt i kliniske studier. Det er imidlertid flere argumenter for å bruke hudceller for behandling av LSCD hos mennesker: enkel og rikelig tilgjengelig (kroppens største organ), lav risiko forbundet med høsting, stort ekspansjonspotensial. Dersom de kliniske resultater skulle vise seg å bli gode, vil dyrkning av hudceller bli et svært attraktivt alternativ til dagens metoder. For å øke mulighetene til et best mulig klinisk resultat, er det viktig å oppnå et delvis udifferensiert vev ved avsluttet dyrkning. Ved siden av dette er det sentralt å vise at de dyrkede cellene kan lagres i en gitt periode. Lagring har en rekke fordeler: 1) muliggjør transport fra sentraliserte og spesialiserte dyrkningslaboratorier til klinikker over hele verden 2) gir økt fleksibilitet for pasient og kirurg med tanke på operasjonstidspunkt 3) gir tilstrekkelig tid for mikrobiologiske analyser. Dette prosjektet har ledet til flere artikler som forhåpenligvis vil føre til en ny metode for å lagre dyrkede epidermale celler som kan hjelpe folk med øyeskader over hele kloden.