تطوير العلاجات التوافقية لإصابة الحبل الشوكي باستخدام توصيل الخلايا الجذعية
يونيو 7, 2024
في هذه الدراسة ، تم تطوير الهلاميات المائية المركبة المضادة للأعصاب ووصفها والتي يمكن استخدامها للتحقيق والاستفادة من السلوك المؤيد للتجدد للخلايا الجذعية المشتقة من الدهون لإصلاح إصابات الحبل الشوكي.
في هذه الدراسة، تم تطوير منصة توصيل الخلايا التوافقية لعلاج إصابات الحبل الشوكي باستخدام الهيدروجيلز المستخلطة من الأنسجة. يتم تحليل فعالية إزالة الخلايا وقابلية بقاء الخلايا في الهيدروجيلات المركبة لتحديد إمكاناتها كمنصة زراعة ثلاثية الأبعاد. ستسمح النتائج بمزيد من التحقيق في الإمكانيات العلاجية لإصابة الحبل الشوكي.
مؤخرا، في مجال إصلاح إصابات الحبل الشوكي، تم استخدام إزالة الخلايا بشكل واسع في سياق الهيدروجيلا. تقوم هذه العملية بإزالة جميع الحطام الخلوي والنووي من الأنسجة أو الأعضاء لمنع الاستجابة المناعية السلبية، مع الحفاظ على مكونات المصفوفة خارج الخلية. الآن بعد أن تم تحسين الهيدروجيلز العصبية المركبة، سيستمر في توصيف المنصة لتعظيم السلوك التجديدي العصبي لمراكز التجميل العصبي لإصلاح الحبل الشوكي.
سيساهم هذا العمل في تطوير العلاجات التركيبية لإصلاح إصابات الحبل الشوكي، خاصة تعزيز علاج الخلايا الجذعية لإمكانية الترجمة السريرية. للبدء، قم بإذابة الحبل الشوكي المجمد عند درجة حرارة أربع درجات مئوية في الثلاجة لمدة 18 إلى 24 ساعة قبل إزالة الخلايا. باستخدام مقص معقم، أزل الجافة بعناية.
اقطع الحبل الشوكي إلى قطع صغيرة، بطول حوالي سنتيمتر واحد. ضع ثلاث قطع في أنبوب سعة 50 ملليتر. اشطف الحبل الشوكي بماء منزوع الأيونات على درجة حرارة أربع درجات مئوية لمدة 18 إلى 24 ساعة عند 60 دورة في الدقيقة.
بعد ذلك، شطف الحبل الشوكي ب 0.025٪ تريبسين EDTA، ثم شطف PBS لمدة 15 دقيقة مرتين. ثم شطف الحبل الشوكي بالمحاليل التالية لإزالة الخلايا المعدنية. وأخيرا، اشطف الحبل الشوكي بماء منزوع الأيونات لمدة ساعة مرتين، ثم شطف PBS لمدة ساعة.
ثم قم بتخميد الحبل الشوكي بدرجة حرارة 0.01 مليبار و56 درجة مئوية لمدة ثلاثة أيام قبل تخزينه حتى الاستخدام. قم بإذابة العصب الوركي الخارجي المجمد سابقا عند أربع درجات مئوية في الثلاجة لمدة 18 إلى 24 ساعة قبل إزالة الخلايا. الآن، اقطع العصب الوركي إلى قطع صغيرة، بطول حوالي سنتيمتر واحد.
ضع ثلاث قطع في أنبوب سعة 50 ملليتر. اشطف العصب الوركي بماء منزوع الأيونات لمدة سبع ساعات. ثم شطف العصب الوركي بالمحاليل التالية لإزالة الخلايا الخارجية.
ثم قم بتخميله بحرارة 0.01 مليبار و56 درجة مئوية لمدة ثلاثة أيام قبل تخزينه حتى الاستخدام. ابدأ باستخدام مقص المعقم لتقطيع الحبل الشوكي والعصب الوركي الذي تم فصله من خلايا الخنزير إلى مسحوق. هضم الأنسجة بشكل منفصل في محلول حمض الهيدروكلوريك العادي 0.01 يحتوي على ملليغرام واحد لكل ملليلتر من البيبسين بتركيز 15 ملليغرام لكل مليليتر.
ضع قضيبا مغناطيسيا في المحلول وحرك على 500 دورة في الدقيقة لمدة لا تقل عن أربعة أيام عند أربع درجات مئوية لتوليد محاليل ما قبل الجل. امزج بين العصب الوركي والتهاب الحبل الشوكي. ثم يتم تخفيف الهيدروجيل إلى التركيز المطلوب باستخدام وسط M199 وPBS.
استخدم هيدروكسيد الصوديوم العادي وحمض الهيدروكلوريك لضبط الرقم الهيدروجيني إلى 7.4. بمجرد ضبط الرقم الهيدروجيني، أعد تعليق الخلايا الجذعية المشتقة من الدهون البشرية في الجل التحضيري بكثافة مليون خلية لكل ملليلتر. قم بتخفيف الجل المسبق إلى 12 ملليغرام لكل ملليلتر باستخدام PBS.
ضعه في الآبار، ثم ضع غطاء PDMS على الجل المسبق. حضن الطبق لمدة 30 دقيقة عند 37 درجة مئوية. ثم أضف PBS إلى الآبار.
أزل غطاء PDMS والمحلول. أضف وسط نمو ASC إلى الهيدروجيلاتين المحملة ب ASC وحضن عند 37 درجة مئوية للزراعة.
نظرة عامة
تطور هذه الدراسة منصة تركيبية لإيصال الخلايا باستخدام هلامات مائية (hydrogels) مشتقة من أنسجة منزوعة الخلايا لإصلاح إصابات النخاع الشوكي. وتخضع هذه الهلامات المائية للتوصيف لتقييم فعاليتها وإمكاناتها كمنصة زراعة ثلاثية الأبعاد (3D) للخلايا الجذعية المشتقة من الأنسجة الدهنية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلوم
- علم الأعصاب
- الطب التجديدي
- المواد الحيوية
خلفية علمية
- تعمل عملية إزالة الخلايا على إزالة الحطام الخلوي لمنع الاستجابات المناعية.
- يتم الحفاظ على مكونات المصفوفة خارج الخلوية أثناء عملية إزالة الخلايا.
- تمت دراسة الهيدروجيلات على نطاق واسع لإصلاح إصابات الحبل الشوكي.
- تظهر الخلايا الجذعية المشتقة من الأنسجة الدهنية (ASCs) سلوكاً محفزاً للتجدد.
الغرض من الدراسة
- تطوير هيدروجيلات مركبة محاكية للأعصاب.
- استقصاء السلوك المحفز للتجديد للخلايا الجذعية المشتقة من النسيج الدهني (ASCs).
- تحسين الهيدروجيلات لإصلاح إصابات النخاع الشوكي.
الطرق المستخدمة
- تطوير هلامات مائية مشتقة من أنسجة منزوعة الخلايا.
- تحليل حيوية الخلايا في الهلامات المائية المركبة.
- توصيف الهلامات المائية لتحقيق أقصى قدر من السلوك التجديدي العصبي.
- تقييم الإمكانات العلاجية لإصابات النخاع الشوكي.
النتائج الرئيسية
- أظهرت الهيدروجيلات المركبة فعالية في إزالة الخلايا.
- لُوحظت حيوية خلوية عالية في الهيدروجيلات.
- أظهرت الهيدروجيلات إمكانية واعدة كمنصة زراعة ثلاثية الأبعاد.
- من المخطط إجراء المزيد من التوصيف لتعزيز سلوك ASC.
الاستنتاجات
- يمكن للهيدروجيلات المحاكية للأعصاب أن تسهل أبحاث إصابات النخاع الشوكي.
- قد تؤدي الهيدروجيلات منزوعة الخلايا إلى تحسين التطبيقات العلاجية للخلايا الجذعية الوسيطة (ASC).
- يعد التحسين المستمر أمرًا ضروريًا لإصلاح النخاع الشوكي بفعالية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
تعالج منصات الهيدروجيل التوليفية التي تدمج مصفوفات الأعصاب منزوعة الخلايا مع توصيل الخلايا الجذعية التحديات متعددة العوامل لإصلاح إصابة الحبل الشوكي. يتيح هذا النهج إنشاء أنظمة ثلاثية الأبعاد ذات صلة بالمرض لتقييم استراتيجيات التجديد العصبي، مما يدعم الثقة التنبؤية في مراحل التطوير العلاجي المبكرة. وتجعل التركيبية النمطية لهذه المنصة منها خياراً قابلاً للتطبيق على نطاق واسع في محفظة البحث والتطوير الخاصة بالطب التجديدي.
التطبيقات الاستراتيجية في مجال البحث والتطوير في الصناعات الدوائية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاء فرضيات التجدد العصبي في بيئة ثلاثية الأبعاد خاضعة للتحكم.
- يدعم الحد من المخاطر البيولوجية من خلال عزل مساهمات المصفوفة خارج الخلوية (ECM) والخلايا الجذعية في عملية الإصلاح.
- يسهل التحقق من الأهداف الوظيفية للاستراتيجيات العلاجية المركبة.
- يوفر أساساً لتعزيز الثقة التنبؤية في دراسات آليات التجدد.
الفحص وتطوير المقايسة
- إنشاء أنظمة زراعة ثلاثية الأبعاد (3D) مُتحقق من صحتها لعمليات فحص المركبات أو الخلايا اللاحقة.
- تقديم قراءات قابلة للتكرار والقياس الكمي لحيويّة الخلايا وتكامل المصفوفة.
- دعم توحيد المقاييس لضمان إمكانية المقارنة بين الدراسات والفرق المختلفة.
- تمكين التحضير القابل للتوسع لمنصات الهيدروجيل المخصصة للفحص عالي المحتوى.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يتوافق مع النماذج ذات الصلة بالأمراض لاستكشاف المؤشرات الحيوية الترجمية.
- يحافظ على الاستمرارية بدءاً من مرحلة الاكتشاف وصولاً إلى التحقق قبل السريري من التدخلات المجددة للأعصاب.
- يدعم قرارات التقدم المعدلة حسب المخاطر من خلال توفير رؤية ميكانيكية للتفاعلات بين الخلية والمصفوفة.
- يوفر تقليلاً تنبؤياً للمخاطر للمرشحات العلاجية القائمة على الخلايا الجذعية.
تكامل مسار العمل وسير العمل
تتكامل هذه المنصة القائمة على الهيدروجيل ضمن التسلسل الممتد من مرحلة الاكتشاف إلى الدراسات قبل السريرية، مما يتيح الاختبار التكراري للفرضيات والحد من المخاطر الميكانيكية للعلاجات المجددة للأعصاب.
- بيولوجيا الاكتشاف: تسهل التقييم القائم على الفرضيات للتآزر بين المصفوفة خارج الخلوية (ECM) والخلايا الجذعية في الإصلاح العصبي.
- الفحص: يوفر نظام مقايسة ثلاثي الأبعاد قابل للتكرار لتقييم حيوية الخلايا وتوافق المصفوفة.
- التحليلات: ينتج مخرجات كمية حول حركية الهلام، والخصائص الميكانيكية، وبقاء الخلايا.
- الأبحاث الانتقالية: يربط النتائج المختبرية (in vitro) بالنماذج قبل السريرية من خلال محاكاة البيئات العصبية الأصلية.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يقدم منصة نمطية قابلة للتكيف لبرامج الطب التجديدي المتنوعة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في أبحاث التجديد العصبي.
- القيمة التشغيلية: توحد سير عمل المزارع ثلاثية الأبعاد (3D culture) وتعزز إمكانية التكرار بين الفرق البحثية.
- القيمة الاستراتيجية: تساهم في اتخاذ قرارات الاستمرار أو التوقف وتحسن تخصيص الموارد في محافظ المشاريع في مراحلها المبكرة.
- التأثير على المحفظة: تمكن من تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر للمرشحات العلاجية القائمة على الخلايا والعلاجات التوليفية.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في إزالة الخلايا، وصياغة الهيدروجيل، وزراعة الخلايا الجذعية.
- يتطلب الوصول إلى معدات معالجة الأنسجة، والتجفيد، وأدوات التحليل.
- يستلزم توحيد معايير تحضير الهيدروجيل وبروتوكولات دمج الخلايا بين الفرق المختلفة.
- قد تكون هناك حاجة إلى التكيف مع مصادر أنسجة أو أنواع خلايا مختلفة.
- تشمل القيود الحاجة إلى مزيد من التوصيف لتحقيق أقصى قدر من نتائج التجدد العصبي.
الأسئلة الشائعة حول الأدوية الحيوية
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:22
Decellularization of Porcine Spinal Cords
2:38
Porcine Sciatic Nerve Decellularization for 3D hASC Culture to Develop Composite Hydrogels
3:27
Digestion of Decellularized Spinal Cord and Sciatic Nerve and Fabrication of Composite Hydrogels
