Avaliação do secretoma de células estromais mesenquimais humanas (MSCs) como um potencial produto de terapia celular avançada livre de células para o reparo cutâneo e promoção do crescimento capilar

Abstract

A modulação do microambiente cutâneo é essencial para a cicatrização de feridas e o crescimento capilar. Alterações nesse equilíbrio podem resultar em feridas de difícil cicatrização e alopecia, condições que afetam milhões de pessoas e representam desafios clínicos significativos. Os tratamentos convencionais para alopecia, como fármacos e transplantes capilares, apresentam limitações de eficácia e efeitos adversos, enquanto lesões severas podem levar a complicações secundárias, demandando longos períodos de internação e impactando o bem-estar psicológico dos pacientes. Nesse contexto, terapias avançadas baseadas no efeito parácrino de células-tronco surgem como alternativas promissoras para a regeneração cutânea e capilar. O secretoma de células estromais mesenquimais humanas (MSCs, do inglês mesenchymal stromal cells), rico em exossomos e moléculas bioativas, tem demonstrado potencial terapêutico em modelos pré-clínicos e clínicos. Este estudo analisou os efeitos do secretoma de MSCs de diferentes fontes teciduais por meio de revisão sistemática da literatura, ensaios biológicos e análises proteômicas integradas à bioinformática. A revisão sistemática identificou 1.172 estudos da literatura, dos quais 25 foram incluídos na análise qualitativa. Apesar da heterogeneidade dos dados, os achados indicam que o secretoma de MSCs acelera o fechamento das lesões e melhora a qualidade do reparo. Além disso, sua composição proteica é enriquecida com proteínas essenciais para a regeneração cutânea e a modulação do microambiente dérmico. Estes resultados animadores nos levaram a investigar experimentalmente o efeito do secretoma de MSC humanas em modelos biológicos de crescimento do cabelo e reparo cutâneo. Nossos resultados demonstraram que o meio condicionado de células estromais mesenquimais dérmicas humanas (DSC-CM, do inglês dermal stromal cell-conditioned medium) estimulou o crescimento capilar em camundongos, promovendo a fase anágena, aumentando a densidade folicular e induzindo vascularização e remodelamento da matriz extracelular. Análises in sílico de bioinformática de dados proteômicos revelaram a presença de proteínas associadas ao crescimento capilar no DSC-CM. Além disso, em estudo de cultura de células associado a análises proteômica e bioinformática demonstramos que o meio condicionado de células da papila dérmica (DPC-CM, do inglês dermal papilla cell-conditioned medium) foi capaz de ativar fibroblastos dérmicos e estimular a produção de matriz extracelular pela presença de proteínas envolvidas no reparo cutâneo. Nossas análises in sílico comparativas do DSC-CM, DPC-CM e do meio condicionado de células do tecido adiposo (ASC-CM, do inglês adipose stromal cell-conditioned medium) demonstraram nos secretomas dessas fontes teciduais a presença de proteínas que favorecem a cicatrização, estimulando a angiogênese intensa e a deposição de colágeno. Os dados demonstram ainda que, apesar de compartilharem processos biológicos comuns, como adesão celular, angiogênese, organização da matriz extracelular e cicatrização, os perfis proteicos desses secretomas são distintos, podendo influenciar suas aplicações terapêuticas. Assim, o secretoma de MSCs se destaca como uma estratégia promissora na medicina regenerativa, podendo representar um potencial produto de terapia celular avançada livre de células para tratamentos mais direcionados e eficazes de lesões cutâneas e alopecia.

Abstract: The modulation of the cutaneous microenvironment is essential for wound healing and hair growth. Disruptions in this balance can result in chronic wounds and alopecia, conditions that affect millions of people and pose significant clinical challenges. Conventional treatments for alopecia, such as drugs and hair transplants, have limitations in efficacy and adverse effects, while severe injuries can lead to secondary complications, requiring long hospitalization periods and impacting patients' psychological well-being. In this context, advanced therapies based on the paracrine effect of stem cells emerge as promising alternatives for skin and hair regeneration. The secretome of human mesenchymal stromal cells (MSCs), rich in exosomes and bioactive molecules, has demonstrated therapeutic potential in preclinical and clinical models. This study analyzed the effects of the MSC secretome from different tissue sources through a systematic literature review, biological assays, and proteomic analyses integrated with bioinformatics. The systematic review identified 1,172 studies in the literature, of which 25 were included in the qualitative analysis. Despite data heterogeneity, the findings indicate that the MSC secretome accelerates wound closure and improves repair quality. Furthermore, its protein composition is enriched with essential proteins for skin regeneration and dermal microenvironment modulation. These encouraging results led us to experimentally investigate the effect of the human MSC secretome in biological models of hair growth and skin repair. Our results demonstrated that the conditioned medium from human dermal stromal cells (DSC CM) stimulated hair growth in mice, promoting the anagen phase, increasing follicular density, and inducing vascularization and extracellular matrix remodeling. In silico bioinformatics analyses of proteomic data revealed the presence of proteins associated with hair growth in DSC-CM. Additionally, in a cell culture study combined with proteomic and bioinformatics analyses, we demonstrated that the conditioned medium from dermal papilla cells (DPC-CM) was able to activate dermal fibroblasts and stimulate extracellular matrix production due to the presence of proteins involved in skin repair. Our comparative in silico analyses of DSC-CM, DPC-CM, and the conditioned medium from adipose stromal cells (ASC-CM) revealed the presence of proteins in these secretomes that promote wound healing by stimulating intense angiogenesis and collagen deposition. The data further demonstrate that, despite sharing common biological processes such as cell adhesion, angiogenesis, extracellular matrix organization, and wound healing, the protein profiles of these secretomes are distinct, potentially influencing their therapeutic applications. Thus, the MSC secretome stands out as a promising strategy in regenerative medicine, potentially representing an advanced cell-free therapy product for more targeted and effective treatments for skin injuries and alopecia.