Développement de thérapies combinatoires pour les lésions de la moelle épinière à l’aide de l’administration de cellules souches
7 juin 2024
Dans cette étude, des hydrogels composites mimétiques nerveux ont été développés et caractérisés qui peuvent être utilisés pour étudier et capitaliser sur le comportement pro-régénératif des cellules souches dérivées du tissu adipeux pour la réparation des lésions de la moelle épinière.
Dans cette étude, une plateforme combinatoire de délivrance cellulaire est développée pour les lésions de la moelle épinière à l’aide d’hydrogels dérivés des tissus décellularisés. L’efficacité de la décellularisation et de la viabilité cellulaire dans les hydrogels composites est analysée afin de déterminer leur potentiel en tant que plateforme de culture 3D. Les résultats permettront d’approfondir l’investigation des potentiels thérapeutiques des lésions de la moelle épinière.
Récemment, dans le domaine de la réparation des lésions de la moelle épinière, la décellularisation a été largement utilisée dans le contexte des hydrogels. Ce processus élimine tous les débris cellulaires et nucléaires des tissus ou organes afin d’éviter une réponse immunitaire négative, tout en préservant les composants de la matrice extracellulaire. Maintenant que les hydrogels nerveux composites sont optimisés, la caractérisation de la plateforme sera poursuivie afin de maximiser le comportement neuro-régénératif des ASC pour la réparation de la moelle épinière.
Ce travail contribuera au développement de thérapies combinatoires pour la réparation des lésions de la moelle épinière, en renforçant notamment la thérapie par cellules souches pour une éventuelle traduction clinique. Pour commencer, décongelez la moelle épinière gelée à quatre degrés Celsius au réfrigérateur pendant 18 à 24 heures avant la décellation. À l’aide de ciseaux stériles, retirez soigneusement la dure-mère.
Coupez la moelle épinière en petits morceaux, d’environ un centimètre de long. Placez trois morceaux dans un tube de 50 millilitres. Rincez la moelle épinière avec de l’eau déionisée à quatre degrés Celsius pendant 18 à 24 heures à 60 tr/min.
Ensuite, rincez la moelle épinière avec de l’EDTA à 0,025 % de trypsine (EDTA), suivi de PBS pendant 15 minutes à deux reprises. Ensuite, rincez la moelle épinière avec les solutions suivantes pour la décellularisation. Enfin, rincez la moelle épinière avec de l’eau déionisée pendant une heure à deux reprises, suivie d’un PBS pendant une heure.
Ensuite, lyophilisez la moelle épinière à 0,01 millibar et 56 degrés Celsius pendant trois jours avant de la conserver jusqu’à utilisation. Décongelez le nerf sciatique porcin précédemment congelé à quatre degrés Celsius au réfrigérateur pendant 18 à 24 heures avant la décellularisation. Maintenant, découpez le nerf sciatique en petits morceaux, d’environ un centimètre de long.
Placez trois morceaux dans un tube de 50 millilitres. Rincez le nerf sciatique avec de l’eau déionisée pendant sept heures. Ensuite, rincez le nerf sciatique avec les solutions suivantes pour la décellularisation.
Ensuite, lyophilisez-le à 0,01 millibar et à 56 degrés Celsius pendant trois jours avant de le conserver jusqu’à utilisation. Commencez par utiliser des ciseaux autoclave pour réduire en poudre la moelle épinière porcine et le nerf sciatique précédemment décellés. Digérez les tissus séparément dans 0,01 solution normale d’acide chlorhydrique contenant un milligramme par millilitre de pepsine à une concentration de 15 milligrammes par millilitre.
Placez une barre magnétique dans la solution et remuez à 500 tours par minute pendant au moins quatre jours à quatre degrés Celsius pour générer des solutions de Pregel. Mélangez le prégel du nerf sciatique et de la moelle épinière. Ensuite, diluez l’hydrogel à la concentration souhaitée à l’aide de milieux M199 et de PBS.
Utilisez un hydroxyde de sodium normal et un acide chlorhydrique pour ajuster le pH à 7,4. Une fois le pH ajusté, il faut resuspendre les cellules souches humaines dérivées de l’adipe dans le pregel à une densité de 1 million de cellules par millilitre. Diluez le pregel à 12 milligrammes par millilitre avec PBS.
Placez-le dans les puits, puis posez le couvercle PDMS sur le prégel. Couver la plaque pendant 30 minutes à 37 degrés Celsius. Ensuite, ajoutez PBS aux puits.
Retirez le couvercle PDMS et la solution. Ajoutez un milieu de croissance ASC aux hydrogels chargés d’ASC et incubez à 37 degrés Celsius pour la culture.
Aperçu
Cette étude développe une plateforme de livraison cellulaire combinatoire utilisant des hydrogels dérivés de tissus décellularisés pour la réparation des lésions de la moelle épinière. Les hydrogels sont caractérisés afin d'évaluer leur efficacité et leur potentiel en tant que plateforme de culture tridimensionnelle pour les cellules souches dérivées du tissu adipeux.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Médecine régénérative
- Biomatériaux
Contexte
- La décellularisation élimine les débris cellulaires afin de prévenir les réponses immunitaires.
- Les composants de la matrice extracellulaire sont préservés durant la décellularisation.
- Les hydrogels ont été largement étudiés pour la réparation des lésions de la moelle épinière.
- Les cellules souches dérivées du tissu adipeux (ASC) présentent un comportement pro-régénératif.
Objectif de l'étude
- Développer des hydrogels composites mimétiques des nerfs.
- Étudier le comportement pro-régénératif des ASC.
- Optimiser les hydrogels pour la réparation des lésions de la moelle épinière.
Méthodes utilisées
- Développement de biomatériaux hydrogélifiés dérivés de tissus décellularisés.
- Analyse de la viabilité cellulaire dans des hydrogels composites.
- Caractérisation des hydrogels afin de maximiser leur comportement neuro-régénératif.
- Évaluation du potentiel thérapeutique pour les lésions de la moelle épinière.
Résultats principaux
- Les hydrogels composites ont démontré une décellularisation efficace.
- Une forte viabilité cellulaire a été observée dans les hydrogels.
- Les hydrogels ont montré un potentiel en tant que plateforme de culture 3D.
- Une caractérisation supplémentaire est prévue afin d'améliorer le comportement des ASC.
Conclusions
- Les hydrogels mimétiques des nerfs peuvent faciliter la recherche sur les lésions de la moelle épinière.
- Les hydrogels décellularisés pourraient améliorer les applications thérapeutiques des ASC.
- Une optimisation continue est essentielle pour une réparation efficace de la moelle épinière.
Questions fréquemment posées
Pertinence industrielle pour les cadres
Les plates-formes de hydrogels combinatoires intégrant des matrices nerveuses décellularisées et la délivrance de cellules souches répondent aux défis multifactoriels de la réparation des lésions de la moelle épinière. Cette approche permet la création de systèmes tridimensionnels pertinents pour la maladie afin d'évaluer des stratégies de neuro-régénération, renforçant ainsi la confiance prédictive lors du développement précoce de thérapies. La modularité de la plate-forme la rend adaptée à une application généralisée dans la recherche et le développement en médecine régénérative.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet d'interroger des hypothèses de neuro-régénération dans un environnement tridimensionnel contrôlé.
- Permet de réduire les risques biologiques en isolant les contributions de la MEC et des cellules souches à la réparation.
- Facilite la validation fonctionnelle de cibles pour des stratégies thérapeutiques combinatoires.
- Fournit une base pour une confiance prédictive dans les études sur les mécanismes régénératifs.
Développement de criblages et de tests
- Établit des systèmes de culture 3D validés pour le criblage de composés ou de cellules en aval.
- Fournit des lectures reproductibles et quantifiables de la viabilité cellulaire et de l'intégration dans la matrice.
- Permet la standardisation des tests afin de garantir la comparabilité entre études et entre équipes.
- Permet une préparation évolutive de plates-formes d'hydrogel pour le criblage à contenu élevé.
Recherche translationnelle et préclinique
- S'aligne sur des modèles pertinents pour la maladie afin d'explorer des biomarqueurs translationnels.
- Assure une continuité allant de la découverte à la validation préclinique d'interventions neuro-régénératives.
- Permet de prendre des décisions d'avancement adaptées au risque en fournissant un éclairage mécanistique sur les interactions cellule-matrice.
- Offre une réduction prédictive des risques pour les candidats thérapeutiques à base de cellules souches.
Intégration des pipelines et des flux de travail
Cette plateforme basée sur un hydrogel s'intègre à la continuité découverte-préclinique, permettant des tests itératifs d'hypothèses et une réduction des risques mécanistiques pour les thérapies neuro-régénératives.
- Biologie de la découverte : Permet l'évaluation fondée sur des hypothèses de la synergie entre la MEC et les cellules souches dans la réparation neuronale.
- Criblage : Fournit un système d'essai 3D reproductible pour évaluer la viabilité cellulaire et la compatibilité de la matrice.
- Analytique : Génère des données quantitatives sur la cinétique de gélification, les propriétés mécaniques et la survie cellulaire.
- Recherche translationnelle : Relie les résultats in vitro aux modèles précliniques en imitant les environnements neuronaux natifs.
- Réutilisation en milieu professionnel : Offre une plateforme modulaire et adaptable pour divers programmes de médecine régénérative.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit l'ambiguïté mécanistique dans la recherche sur la régénération neuronale.
- Valeur opérationnelle : Standardise les protocoles de culture 3D et améliore la reproductibilité entre équipes.
- Valeur stratégique : Éclaire les décisions d'aller/arrêt et optimise l'allocation des ressources dans les portefeuilles en phase précoce.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation ajustée au risque des candidats thérapeutiques combinatoires et cellulaires.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Requiert une expertise en décellularisation, formulation d'hydrogels et culture de cellules souches.
- Nécessite un accès à des équipements de traitement des tissus, de lyophilisation et d'instrumentation analytique.
- Implique une standardisation inter-équipes des protocoles de préparation des hydrogels et d'encapsulation cellulaire.
- Une adaptation peut être nécessaire selon les sources tissulaires ou les types cellulaires utilisés.
- Les limites incluent la nécessité d'une caractérisation supplémentaire afin d'optimiser les résultats de régénération nerveuse.
F.A.Q. sur la bio-industrie pharmaceutique
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
