Ensamblaje de tendones de ingeniería para sondear la diafonía celular en la enfermedad y la reparación
March 22nd, 2024
Aquí, presentamos un sistema modelo ensamblado para imitar la diafonía celular del tendón entre el tejido central del tendón que soporta la carga y un compartimento extrínseco que contiene poblaciones celulares activadas por enfermedades y lesiones. Como caso de uso importante, demostramos cómo se puede implementar el sistema para investigar la activación relevante de la enfermedad de las células endoteliales extrínsecas.
Los tendones facilitan el movimiento transmitiendo fuerzas del músculo al hueso. Aunque las lesiones de los tendones son comunes, son bastante difíciles de tratar y el resultado para los pacientes suele ser deficiente. En la actualidad, todos los tratamientos de las lesiones tendinosas implican algún tipo de fisioterapia, y esto refleja el hecho de que las fuerzas mecánicas desempeñan un papel tan central en la biología de los tendones.
Realmente no existen buenos modelos experimentales para estudiar el daño y la reparación de los tendones, por lo que mi laboratorio está desarrollando activamente nuevos modelos que puedan capturar mejor las características importantes de la fisiología y la fisiopatología de los tendones. En estudios previos, pudimos demostrar que el núcleo del tendón, que representa la parte que soporta la carga del tendón, tiene por sí mismo una capacidad de reparación muy limitada. En combinación con otras investigaciones en el campo, planteamos la hipótesis de que un núcleo lesionado reclutaría células del compartimento del tendón extrínseco para ayudarlo a sanar.
El sistema de modelo de tendones de ingeniería tisular puede proporcionar un entorno 3D cargable, pero no coincide con las complejidades de una matriz exocelular in vivo. Los sistemas modelo de explante lo hacen, pero a menudo son difíciles de mantener vivos y se cargan mecánicamente durante períodos de tiempo más largos o carecen del compartimento extrínseco que es central para los procesos de reparación. Nuestro exclusivo sistema de modelos combina las ventajas de los explantes de núcleo derivados del tendón de la cola marina con las de los sistemas de base de hidrogel 3D.
Proporciona una matriz central cargable, similar a la de in vivo, junto con un compartimento extrínseco artificial. Su composición se puede ajustar a la hipótesis de investigación y a la barrera biomimética intercompartimentada entre ambas. Nuestros ensamblajes de explantes de hidrogel híbrido se encuentran en una posición privilegiada para estudiar la biología del núcleo del tendón, las interacciones de la función de la estructura de la matriz y las interacciones intercompartimentales entre poblaciones celulares específicas en un microentorno sintonizable con precisión.
Los descubrimientos de los estudios realizados con este sistema guiarán la investigación in vivo y el desarrollo de tratamientos.
Visión general
Este estudio introduce un sistema modelo de asenblamiento innovador diseñado para replicar las interacciones celulares dentro de los tendones, enfocándose particularmente en el tejido central portador de carga y el compartimento extrínseco influenciado por lesiones. El modelo permite la investigación de la activación de células endoteliales relacionada con la enfermedad, proporcionando información sobre los mecanismos de reparación de tendones.
Componentes clave del estudio
Área de ciencia
- Neurociencia
- Biología
- Ingeniería de tejidos
Antecedentes
- Los tendones son cruciales para la transmisión de fuerza de los músculos a los huesos.
- Las lesiones de tendones son prevalentes y difíciles de tratar, a menudo resultando en malos resultados para los pacientes.
- Los modelos existentes para la investigación de tendones son limitados en su capacidad para imitar las condiciones in vivo.
- El estudio tiene como objetivo desarrollar un modelo que capture las complejidades de la biología y reparación de tendones.
Propósito del estudio
- Crear un modelo híbrido que combine las ventajas de los explantes de tendones y los sistemas de hidrogel 3D.
- Investigar las interacciones entre las células del núcleo del tendón y las poblaciones celulares extrínsecas durante la reparación.
- Mejorar la comprensión de la fisiología y fisiopatología del tendón.
Métodos utilizados
- Aislamiento de explantes del núcleo del tendón de colas de ratón.
- Desarrollo de un hidrogel de colágeno para apoyar el cultivo celular.
- Carga mecánica del asenblamiento para simular condiciones in vivo.
- Cocultivo de células de tendón con poblaciones celulares extrínsecas.
Principales resultados
- El modelo de asenblamiento imita con éxito el ambiente del tendón.
- Permite el estudio de interacciones celulares relevantes para la reparación del tendón.
- Los hallazgos informarán futuras investigaciones in vivo y estrategias de tratamiento.
- El modelo demuestra potencial para afinar las condiciones experimentales.
Conclusiones
- El asenblamiento de explantes de hidrogel híbrido es una herramienta prometedora para la investigación de tendones.
- Cierra la brecha entre los modelos tradicionales y los sistemas in vivo.
- Estudios futuros que utilicen este modelo podrían llevar a tratamientos mejorados para lesiones de tendones.
