in vitro培養拡大は、ヒト脂肪由来間葉系幹細胞の免疫表現型をシフトします

ヒト間葉系幹または間質細胞（HMSC）は、分化能力、栄養因子の分泌、および損傷した組織における免疫応答の調節により、再生医療の可能性で知られています。通常、骨髄から分離されたHMSCの量が限られているため、脂肪組織由来間葉系幹細胞（HASC）などの他の組織源は有望な代替と見なされます。ただし、骨髄由来HMSC（BM-HMSC）と比較して、代謝特性とin vitro培養ストレスに対する反応のコンテキストでHASCの違いが観察されています。特に、代謝性恒常性と幹細胞機能、特にHASCの免疫表現型と免疫調節との関係は不明のままです。この研究では、in vitro膨張中のHASCの代謝、酸化還元サイクル、および免疫表現型の変化を徹底的に評価しました。BM-HMSCとは対照的に、HASCは、限られた細胞の老化が観察されたため、膨張中に培養ストレスに有意に反応しませんでした。特に、HASCは、炎症誘発性サイトカインの分泌の増加と、培養拡大の拡大後に抗炎症性サイトカインの分泌の減少を示しました。NAD+/NADHレドックスサイクルおよび老化に関連するその他の代謝特性は比較的安定しており、BM-HMSCで観察されるように、NAD+/Sirtuin老化経路ではなく、HASC機能の低下が代替メカニズムによって調節される可能性があることを示しています。さらに、mRNAシーケンスによるトランスクリプトーム分析により、炎症誘発性サイトカイン/ケモカインの遺伝子のアップレギュレーションと、高通路でのHASCの抗炎症性サイトカインの遺伝子のダウンレギュレーションが明らかになりました。プロテオミクス分析は、HASCの免疫表現型シフトに関連する可能性のある重要な経路（例：TRNA充電、EIF2シグナル伝達、タンパク質ユビキチン化経路）を示しました。一緒に、この研究はHASCの代謝と老化についての理解を進め、臨床使用のためのHASCのバイオ製造のための重要な洞察を提供する可能性があります。

Human mesenchymal stem or stromal cells (hMSCs) are known for their potential in regenerative medicine due to their differentiation abilities, secretion of trophic factors, and regulation of immune responses in damaged tissues. Due to the limited quantity of hMSCs typically isolated from bone marrow, other tissue sources, such as adipose tissue-derived mesenchymal stem cells (hASCs), are considered a promising alternative. However, differences have been observed for hASCs in the context of metabolic characteristics and response to in vitro culture stress compared to bone marrow derived hMSCs (BM-hMSCs). In particular, the relationship between metabolic homeostasis and stem cell functions, especially the immune phenotype and immunomodulation of hASCs, remains unknown. This study thoroughly assessed the changes in metabolism, redox cycles, and immune phenotype of hASCs during in vitro expansion. In contrast to BM-hMSCs, hASCs did not respond to culture stress significantly during expansion as limited cellular senescence was observed. Notably, hASCs exhibited the increased secretion of pro-inflammatory cytokines and the decreased secretion of anti-inflammatory cytokines after extended culture expansion. The NAD+/NADH redox cycle and other metabolic characteristics associated with aging were relatively stable, indicating that hASC functional decline may be regulated through an alternative mechanism rather than NAD+/Sirtuin aging pathways as observed in BM-hMSCs. Furthermore, transcriptome analysis by mRNA-sequencing revealed the upregulation of genes for pro-inflammatory cytokines/chemokines and the downregulation of genes for anti-inflammatory cytokines for hASCs at high passage. Proteomics analysis indicated key pathways (e.g., tRNA charging, EIF2 signaling, protein ubiquitination pathway) that may be associated with the immune phenotype shift of hASCs. Together, this study advances our understanding of the metabolism and senescence of hASCs and may offer vital insights for the biomanufacturing of hASCs for clinical use.