Desarrollo de terapias combinatorias para la lesión de la médula espinal mediante la administración de células madre
7 de junio de 2024
En este estudio, se desarrollaron y caracterizaron hidrogeles compuestos miméticos nerviosos que se pueden utilizar para investigar y capitalizar el comportamiento pro-regenerativo de las células madre derivadas del tejido adiposo para la reparación de lesiones de la médula espinal.
En este estudio, se desarrolla una plataforma combinatoria de entrega celular para la lesión medular utilizando hidrogeles derivados de tejido descelularizado. Se analiza la eficacia de la descelularización y la viabilidad celular en los hidrogeles compuestos para determinar su potencial como plataforma de cultivo 3D. Los resultados permitirán una investigación más profunda de los posibles tratamientos para la lesión medular.
Recientemente, en el campo de la reparación de lesiones medulares, la descelularización se ha utilizado ampliamente en el contexto de los hidrogeles. Este proceso elimina todos los restos celulares y nucleares de tejidos u órganos para prevenir una respuesta inmune negativa, mientras preserva los componentes de la matriz extracelular. Ahora que los hidrogeles compuestos de nervios están optimizados, se continuará la caracterización de la plataforma para maximizar el comportamiento neuroregenerativo de los ASC para la reparación de la médula espinal.
Este trabajo contribuirá al desarrollo terapéutico combinatorio para la reparación de lesiones medulares, especialmente potenciando la terapia con células madre para una posible traducción clínica. Para empezar, descongela la médula espinal congelada a cuatro grados Celsius en la nevera durante 18 a 24 horas antes de la descelularización. Con tijeras estériles, retira cuidadosamente la duramadre máter.
Corta la médula espinal en trozos pequeños, de aproximadamente un centímetro de longitud. Coloca tres piezas en un tubo de 50 mililitros. Enjuaga la médula espinal con agua desionizada a cuatro grados Celsius durante 18 a 24 horas a 60 RPM.
A continuación, enjuaga la médula espinal con EDTA al 0,025% de tripsina, seguido de PBS durante 15 minutos en dos ocasiones. Luego, enjuaga la médula espinal con las siguientes soluciones para la descelularización. Finalmente, enjuaga la médula espinal con agua desionizada durante una hora dos veces, seguida de PBS durante una hora.
Luego, liofiliza la médula espinal a 0,01 milibar y 56 grados Celsius durante tres días antes de almacenarla hasta su uso. Descongela el nervio ciático porcino previamente congelado a cuatro grados Celsius en la nevera durante 18 a 24 horas antes de la descelularización. Ahora, corta el nervio ciático en trozos pequeños, de aproximadamente un centímetro de longitud.
Coloca tres piezas en un tubo de 50 mililitros. Enjuaga el nervio ciático con agua desionizada durante siete horas. Después, enjuaga el nervio ciático con las siguientes soluciones para la descelularización.
Luego, liofilízalo a 0,01 milibar y 56 grados Celsius durante tres días antes de guardarlo hasta su uso. Comienza usando tijeras de autoclave para cortar en polvo la médula espinal y el nervio ciático porcina, previamente descelularizados. Digiera los tejidos por separado en una solución normal de ácido clorhídrico 0,01 que contenga un miligramo por mililitro de pepsina a una concentración de 15 miligramos por mililitro.
Coloca una barra magnética en la solución y remueve a 500 RPM durante al menos cuatro días a cuatro grados Celsius para generar soluciones de pregel. Mezcla pregel de nervio ciático y de médula espinal. Luego, diluye el hidrogel hasta la concentración deseada utilizando medios M199 y PBS.
Utiliza un hidróxido de sodio normal y ácido clorhídrico para ajustar el pH a 7,4. Una vez ajustado el pH, resuspende las células madre humanas derivadas del adiposo en el pregel con una densidad de 1 millón de células por mililitro. Diluye el pregel a 12 miligramos por mililitro usando PBS.
Colócalo en los pozos y luego coloca la tapa PDMS sobre el pregel. Incuba la placa durante 30 minutos a 37 grados Celsius. Luego, añade PBS a los pozos.
Quita la tapa del PDMS y la solución. Añadir medios de crecimiento de ASC a hidrogeles cargados de ASC e incubar a 37 grados Celsius para el cultivo.
Descripción general
Este estudio desarrolla una plataforma combinatoria de administración celular utilizando hidrogeles derivados de tejidos descelularizados para la reparación de lesiones de la médula espinal. Los hidrogeles se caracterizan para evaluar su eficacia y potencial como plataforma de cultivo tridimensional para células madre derivadas del tejido adiposo.
Componentes Clave del Estudio
Área de la Ciencia
- Neurociencia
- Medicina Regenerativa
- Biomateriales
Antecedentes
- La descelularización elimina los restos celulares para prevenir respuestas inmunitarias.
- Los componentes de la matriz extracelular se conservan durante la descelularización.
- Los hidrogeles han sido ampliamente estudiados para la reparación de lesiones de la médula espinal.
- Las células madre derivadas del tejido adiposo (ASCs) muestran un comportamiento proregenerativo.
Objetivo del estudio
- Desarrollar hidrogeles compuestos miméticos de nervios.
- Investigar el comportamiento proregenerativo de las ASC.
- Optimizar los hidrogeles para la reparación de lesiones de la médula espinal.
Métodos Utilizados
- Desarrollo de hidrogeles derivados de tejidos descelularizados.
- Análisis de la viabilidad celular en hidrogeles compuestos.
- Caracterización de hidrogeles para maximizar el comportamiento neuroregenerativo.
- Evaluación del potencial terapéutico para lesiones de la médula espinal.
Resultados principales
- Los hidrogeles compuestos demostraron una descelularización eficaz.
- Se observó una alta viabilidad celular en los hidrogeles.
- Los hidrogeles mostraron potencial como plataforma de cultivo 3D.
- Se planea una caracterización adicional para mejorar el comportamiento de las ASC.
Conclusiones
- Los hidrogeles miméticos de nervios pueden facilitar la investigación sobre lesiones de la médula espinal.
- Los hidrogeles descelularizados pueden mejorar las aplicaciones terapéuticas de las células madre mesenquimatosas (ASC).
- La optimización continua es esencial para una reparación eficaz de la médula espinal.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Las plataformas de hidrogeles combinatorios que integran matrices nerviosas descelularizadas y la administración de células madre abordan los desafíos multifactoriales de la reparación de lesiones de la médula espinal. Este enfoque permite la creación de sistemas tridimensionales relevantes para la enfermedad, útiles para evaluar estrategias neuroregenerativas y para respaldar la confianza predictiva en las fases iniciales del desarrollo terapéutico. La modularidad de la plataforma la posiciona para su aplicación generalizada en carteras de I+D en medicina regenerativa.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la verificación de hipótesis neuroregenerativas en un entorno tridimensional controlado.
- Apoya la reducción de riesgos biológicos mediante el aislamiento de las contribuciones de la matriz extracelular y de las células madre en la reparación.
- Facilita la validación funcional de objetivos terapéuticos para estrategias terapéuticas combinatorias.
- Proporciona una base para la confianza predictiva en estudios de mecanismos regenerativos.
Desarrollo de Pruebas y Cribado
- Establece sistemas de cultivo 3D validados para cribados posteriores de compuestos o células.
- Proporciona resultados reproducibles y cuantificables sobre viabilidad celular e integración en la matriz.
- Facilita la estandarización de ensayos para permitir comparabilidad entre estudios y equipos.
- Permite la preparación escalable de plataformas de hidrogel para cribado de alto contenido.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Se alinea con modelos relevantes para la enfermedad en la exploración traslacional de biomarcadores.
- Mantiene la continuidad desde el descubrimiento hasta la validación preclínica de intervenciones neuroregenerativas.
- Ayuda en la toma de decisiones con ajuste de riesgo al proporcionar información mecanicista sobre las interacciones célula-matriz.
- Ofrece una reducción de riesgos predictiva para candidatos terapéuticos basados en células madre.
Integración de la canalización y flujo de trabajo
Esta plataforma basada en hidrogeles se integra en la continuidad desde el descubrimiento hasta la fase preclínica, permitiendo pruebas iterativas de hipótesis y la reducción de riesgos mecanicistas para terapias neuroregenerativas.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la evaluación basada en hipótesis de la sinergia entre la matriz extracelular y las células madre en la reparación neural.
- Selección: Proporciona un sistema de ensayo 3D reproducible para evaluar la viabilidad celular y la compatibilidad de la matriz.
- Análisis: Genera resultados cuantitativos sobre la cinética de gelificación, las propiedades mecánicas y la supervivencia celular.
- Investigación Traducional: Conecta los hallazgos in vitro con modelos preclínicos mediante la simulación de entornos neurales nativos.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma modular y adaptable para diversos programas de medicina regenerativa.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en la investigación de la neuroregeneración.
- Valor operativo: Estandariza los flujos de trabajo de cultivo 3D y mejora la reproducibilidad entre equipos.
- Valor estratégico: Orienta las decisiones de avance o interrupción y optimiza la asignación de recursos en carteras de etapa temprana.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de candidatos terapéuticos combinatorios y basados en células.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en descelularización, formulación de hidrogeles y cultivo de células madre.
- Exige acceso a procesamiento de tejidos, liofilización e instrumentación analítica.
- Necesita estandarización entre equipos de los protocolos de preparación de hidrogeles y de inclusión celular.
- Puede ser necesaria una adaptación para diferentes fuentes de tejido o tipos celulares.
- Las limitaciones incluyen la necesidad de una mayor caracterización para maximizar los resultados neuroregenerativos.
Preguntas frecuentes sobre biofármacos
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
