Entwicklung kombinatorischer Therapeutika für Rückenmarksverletzungen mittels Stammzelltransfer
7. Juni 2024
In dieser Studie wurden nervenmimetische Komposit-Hydrogele entwickelt und charakterisiert, die zur Untersuchung und Nutzung des pro-regenerativen Verhaltens von aus Fettgewebe gewonnenen Stammzellen für die Reparatur von Rückenmarksverletzungen verwendet werden können.
In dieser Studie wird eine kombinatorische Zellabgabeplattform für Rückenmarksverletzungen mit dezellularisierten, gewebeabgeleiteten Hydrogelen entwickelt. Die Wirksamkeit der Dezellularisierung und die Lebensfähigkeit der Zellen in den zusammengesetzten Hydrogelen werden analysiert, um ihr Potenzial als 3D-Kulturplattform zu bestimmen. Die Ergebnisse ermöglichen eine weitere Untersuchung therapeutischer Potenziale für Rückenmarksverletzungen.
In jüngerer Zeit wurde im Bereich der Rückenmarksverletzungsreparatur die Decellularisierung im Zusammenhang mit Hydrogelen umfangreich eingesetzt. Dieser Prozess entfernt alle zellulären und nuklearen Abfälle aus Geweben oder Organen, um eine negative Immunantwort zu verhindern, während die extrazellulären Matrixbestandteile erhalten bleiben. Da die Hydrogele der Kompositnerven nun optimiert sind, wird die Charakterisierung der Plattform fortgesetzt, um das neuroregenerative Verhalten der ASCs zur Rückenmarksreparatur zu maximieren.
Diese Arbeit wird zur Entwicklung kombinatorischer Therapien zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen beitragen und insbesondere die Stammzelltherapie für mögliche klinische Übersetzung verbessern. Zunächst tauen Sie das gefrorene Rückenmark bei vier Grad Celsius 18 bis 24 Stunden im Kühlschrank auf, bevor Sie entzellularisieren. Entfernen Sie die Dura Mater vorsichtig mit steriler Schere.
Schneiden Sie das Rückenmark in kleine Stücke von etwa einem Zentimeter Länge. Geben Sie drei Stücke in ein 50-Milliliter-Rohr. Spülen Sie das Rückenmark mit deionisiertem Wasser bei vier Grad Celsius für 18 bis 24 Stunden bei 60 U/min aus.
Als Nächstes spülen Sie das Rückenmark mit 0,025 % Trypsin EDTA, gefolgt von 15-minütigem zweimaliger PBS. Anschließend spülen Sie das Rückenmark mit den folgenden Lösungen zur Dezellularisierung. Zum Schluss spülen Sie das Rückenmark zweimal eine Stunde lang mit deionisiertem Wasser, gefolgt von PBS für eine Stunde.
Anschließend wird das Rückenmark drei Tage lang bei 0,01 Millibar und 56 Grad Celsius geblendet, bevor es bis zur Anwendung gelagert wird. Tauen Sie den zuvor gefrorenen Ischiasnerv des Schweines bei vier Grad Celsius 18 bis 24 Stunden im Kühlschrank auf, bevor Sie entzellularisieren. Schneiden Sie nun den Ischiasnerv in kleine Stücke von etwa einem Zentimeter Länge.
Geben Sie drei Stücke in ein 50-Milliliter-Rohr. Spülen Sie den Ischiasnerv sieben Stunden lang mit deionisiertem Wasser. Anschließend wird der Ischiasnerv mit den folgenden Lösungen zur Dezellularisierung gespült.
Anschließend wird es drei Tage lang bei 0,01 Millibar und 56 Grad Celsius geblendet, bevor es bis zur Anwendung gelagert wird. Beginnen Sie damit, mit einer Autoklav-Schere das zuvor decellularisierte Schwein, das Rückenmark und den Ischiasnerv zu Pulver zu zerschneiden. Verdauen Sie die Gewebe separat in 0,01 normaler Salzsäurelösung, die ein Milligramm Pepsin pro Milliliter bei einer Konzentration von 15 Milligramm pro Milliliter enthält.
Lege eine magnetische Stange in die Lösung und rühre mindestens vier Tage lang bei 500 U/min bei vier Grad Celsius um, um Pregel-Lösungen zu erzeugen. Mische Ischiasnerv und Rückenmarks-Pregel. Anschließend wird das Hydrogel mit M199-Medium und PBS auf die gewünschte Konzentration verdünnt.
Verwenden Sie ein normales Natriumhydroxid und Salzsäure, um den pH-Wert auf 7,4 anzupassen. Sobald der pH-Wert angepasst ist, werden menschliche, fettabgeleitete Stammzellen im Pregel mit einer Dichte von 1 Million Zellen pro Milliliter wieder suspendiert. Verdünnen Sie die Pregel mit PBS auf 12 Milligramm pro Milliliter.
Setze es in die Brunnen und dann den PDMS-Deckel auf die Pregel. Inkubieren Sie die Platte 30 Minuten lang bei 37 Grad Celsius. Dann geben Sie PBS zu den Brunnen.
Nimm den PDMS-Deckel und die Lösung ab. Fügen Sie ASC-Wachstumsmedium zu ASC-haltigen Hydrogelen hinzu und inkubieren Sie bei 37 Grad Celsius zur Kultivierung.
Übersicht
Diese Studie entwickelt eine kombinatorische Zellapplikationsplattform unter Verwendung von entzellulären, gewebeabgeleiteten Hydrogelen zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen. Die Hydrogele werden charakterisiert, um ihre Wirksamkeit und ihr Potenzial als 3D-Kulturplattform für aus Fettgewebe stammende Stammzellen zu bewerten.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Neurowissenschaften
- Regenerative Medizin
- Biomaterialien
Hintergrund
- Die Entzellularisierung entfernt zelluläre Rückstände, um Immunreaktionen zu verhindern.
- Die Komponenten der extrazellulären Matrix werden während der Entzellularisierung erhalten.
- Hydrogele wurden intensiv für die Reparatur von Rückenmarksverletzungen untersucht.
- Stammzellen aus Fettgewebe (ASCs) zeigen pro-regenerative Eigenschaften.
Zweck der Studie
- Entwicklung von nervenmimetischen Verbundhydrogelen.
- Untersuchung des pro-regenerativen Verhaltens von ASCs.
- Optimierung der Hydrogele zur Reparatur von Rückenmarksverletzungen.
Verwendete Methoden
- Entwicklung von hydrogelen aus entzelluliertem Gewebe.
- Analyse der Zellviabilität in kompositen Hydrogelen.
- Charakterisierung von Hydrogelen zur Maximierung neuroregenerativen Verhaltens.
- Bewertung des therapeutischen Potenzials bei Rückenmarkverletzungen.
Hauptergebnisse
- Zusammengesetzte Hydrogele zeigten eine wirksame Entzellerung.
- Eine hohe Zellviabilität wurde in den Hydrogelen beobachtet.
- Die Hydrogele erwiesen sich als vielversprechendes 3D-Kultur-System.
- Weitere Charakterisierungen sind geplant, um das Verhalten von ASCs zu verbessern.
Schlussfolgerungen
- Nervenmimetische Hydrogеле können die Forschung zu Rückenmarkverletzungen unterstützen.
- Entzellulierte Hydrogеле könnten die therapeutische Anwendung von ASC verbessern.
- Fortlaufende Optimierung ist entscheidend für eine wirksame Reparatur des Rückenmarks.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Kombinatorische Hydrogel-Plattformen, die entzellierte Nervenmatrizen und die Abgabe von Stammzellen integrieren, begegnen den multifaktoriellen Herausforderungen der Reparatur einer Rückenmarkverletzung. Dieser Ansatz ermöglicht die Erstellung von krankheitsrelevanten 3D-Systemen zur Bewertung neuroregenerativer Strategien und unterstützt eine vorhersagbare Zuverlässigkeit in der frühen therapeutischen Entwicklung. Die Modularität der Plattform qualifiziert sie für einen breiten Einsatz im gesamten Portfolio der regenerativen Medizinforschung und -entwicklung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Ermöglicht die Überprüfung neuroregenerativer Hypothesen in einer kontrollierten 3D-Umgebung.
- Unterstützt die biologische Risikominimierung, indem die Beiträge der ECM und von Stammzellen zur Reparatur isoliert werden.
- Erleichtert die funktionelle Zielvalidierung für kombinatorische therapeutische Strategien.
- Bietet eine Grundlage für vorhersagbare Zuverlässigkeit bei Studien zu regenerativen Mechanismen.
Screening und Assay-Entwicklung
- Etabliert validierte 3D-Kultursysteme für die nachgeschaltete Wirkstoff- oder Zellscreening-Analyse.
- Liefert reproduzierbare und quantifizierbare Messgrößen zur Zellviabilität und Matrixintegration.
- Unterstützt die Standardisierung von Assays zur Vergleichbarkeit zwischen Studien und Forschungsteams.
- Ermöglicht eine skalierbare Herstellung von Hydrogel-Plattformen für Screenings mit hohem Informationsgehalt.
Translationale und präklinische Forschung
- Ermöglicht die Anwendung translationsrelevanter Modelle zur Erforschung von Biomarkern im Zusammenhang mit Krankheiten.
- Gewährleistet Kontinuität von der Entdeckung bis zur präklinischen Validierung neuroregenerativer Interventionen.
- Unterstützt risikoadjustierte Entscheidungen über die Weiterentwicklung durch mechanistische Einblicke in Zell-Matrix-Interaktionen.
- Bietet eine prädiktive Risikominimierung für therapeutische Kandidaten auf Basis von Stammzellen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Diese auf Hydrogelen basierende Plattform ist in den Übergang von der Entdeckung zur präklinischen Phase integriert und ermöglicht iteratives Hypothesentesten sowie die mechanistische Risikominimierung für neuroregenerative Therapien.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die hypothesengetriebene Evaluierung der Synergie zwischen ECM und Stammzellen bei der neuralen Reparatur.
- Screening: Stellt ein reproduzierbares 3D-Assay-System zur Beurteilung der Zellviabilität und Matrixverträglichkeit bereit.
- Analytik: Erzeugt quantitative Ergebnisse zu Gelierkinetik, mechanischen Eigenschaften und Zellüberleben.
- Translationale Forschung: Verbindet in-vitro-Ergebnisse mit präklinischen Modellen, indem native neuronale Umgebungen nachgebildet werden.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Bietet eine modulare, anpassungsfähige Plattform für vielfältige Programme der regenerativen Medizin.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen in der neuroregenerativen Forschung.
- Operationaler Wert: Standardisiert 3D-Kultur-Arbeitsabläufe und verbessert die Reproduzierbarkeit zwischen Teams.
- Strategischer Wert: Unterstützt Entscheidungen über Fortführung oder Abbruch und optimiert die Ressourcenallokation in frühen Portfoliophasen.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung kombinatorischer und zellbasierter therapeutischer Kandidaten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Entzellularisierung, Hydrogel-Formulierung und Kultur von Stammzellen.
- Setzt Zugang zu Gewebeaufbereitung, Gefriertrocknung und analytischen Messgeräten voraus.
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise zwischen verschiedenen Arbeitsgruppen bei der Herstellung von Hydrogelen und der Einbettung von Zellen.
- Möglicherweise ist eine Anpassung für unterschiedliche Gewebequellen oder Zelltypen notwendig.
- Zu den Einschränkungen gehört die Notwendigkeit weiterer Charakterisierungen, um die neuroregenerativen Ergebnisse zu maximieren.
Biopharma-Häufige Fragen
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
