Ingegnerizzazione di assiemi tendinei per sondare la diafonia cellulare nella malattia e nella riparazione
March 22nd, 2024
Qui, presentiamo un sistema modello di assemblaggio per imitare il crosstalk cellulare tendineo tra il tessuto del nucleo tendineo portante e un compartimento estrinseco contenente popolazioni cellulari attivate da malattie e lesioni. Come importante caso d'uso, dimostriamo come il sistema possa essere implementato per sondare l'attivazione delle cellule endoteliali estrinseche rilevanti per la malattia.
I tendini facilitano il movimento trasmettendo forze dal muscolo all'osso. Sebbene le lesioni tendinee siano comuni, queste sono piuttosto difficili da trattare e l'esito per i pazienti è spesso scarso. Attualmente, tutti i trattamenti delle lesioni tendinee comportano una sorta di fisioterapia, e questo riflette il fatto che le forze meccaniche svolgono un ruolo centrale nella biologia dei tendini.
Non esistono modelli sperimentali validi per lo studio del danno e della riparazione dei tendini, quindi il mio laboratorio sta sviluppando attivamente nuovi modelli in grado di catturare meglio importanti caratteristiche della fisiologia e della fisiopatologia tendinea. In studi precedenti, abbiamo potuto dimostrare che il nucleo tendineo, che rappresenta la parte portante del tendine, ha di per sé una capacità di riparazione molto limitata. In combinazione con altre ricerche nel campo, abbiamo ipotizzato che un nucleo danneggiato recluterebbe cellule dal compartimento tendineo estrinseco per aiutarlo a guarire.
Il sistema di modelli tendinei ingegnerizzati in tessuto può fornire un ambiente 3D caricabile, ma non corrisponde alle complessità di una matrice esocellulare in vivo. I sistemi modello di espianto lo fanno, ma sono spesso difficili da mantenere in vita e caricati meccanicamente per periodi di tempo più lunghi o mancano del compartimento estrinseco che è centrale per i processi di riparazione. Il nostro esclusivo sistema di modelli combina i vantaggi degli espianti di nuclei derivati dai tendini della coda marina con quelli dei sistemi di base in idrogel 3D.
Fornisce una matrice di nucleo caricabile, simile a quella in vivo, insieme a un compartimento estrinseco artificiale. La sua composizione può essere regolata in base all'ipotesi di ricerca e alla barriera biomimetica cross-compartimentale tra i due. I nostri assembloidi di espianto di idrogel ibrido sono in una posizione privilegiata per studiare la biologia del nucleo del tendine, le interazioni della funzione della struttura della matrice e le interazioni intercompartimentali tra specifiche popolazioni cellulari in un microambiente finemente sintonizzabile.
Le scoperte degli studi condotti con questo sistema guideranno la ricerca in vivo e lo sviluppo del trattamento.
Panoramica
Questo studio introduce un innovativo sistema modello di assembloid progettato per replicare le interazioni cellulari all'interno dei tendini, concentrandosi in particolare sul tessuto del nucleo portante e sul compartimento estrinseco influenzato dalle lesioni. Il modello consente l'indagine sull'attivazione delle cellule endoteliali correlata alle malattie, fornendo informazioni sui meccanismi di riparazione dei tendini.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Biologia
- Ingegneria dei tessuti
Sfondo
- I tendini sono cruciali per la trasmissione della forza dai muscoli alle ossa.
- Le lesioni dei tendini sono prevalenti e difficili da trattare, spesso risultando in scarsi risultati per i pazienti.
- I modelli esistenti per la ricerca sui tendini sono limitati nella loro capacità di imitare le condizioni in vivo.
- Lo studio mira a sviluppare un modello che catturi le complessità della biologia e della riparazione dei tendini.
Obiettivo dello studio
- Creare un modello ibrido che combini i vantaggi degli espianti di tendine e dei sistemi di idrogel 3D.
- Indagare le interazioni tra le cellule del nucleo del tendine e le popolazioni cellulari estrinseche durante la riparazione.
- Migliorare la comprensione della fisiologia e della fisiopatologia dei tendini.
Metodi utilizzati
- Isolamento di espianti del nucleo del tendine dalle code di topo.
- Sviluppo di un idrogel di collagene per supportare la coltura cellulare.
- Carico meccanico dell'assembloid per simulare le condizioni in vivo.
- Co-coltura di cellule del tendine con popolazioni cellulari estrinseche.
Principali risultati
- Il modello assembloid imita con successo l'ambiente del tendine.
- Permette lo studio delle interazioni cellulari rilevanti per la riparazione dei tendini.
- I risultati informeranno la futura ricerca in vivo e le strategie di trattamento.
- Il modello dimostra il potenziale per ottimizzare le condizioni sperimentali.
Conclusioni
- L'assembloid ibrido di espianti in idrogel è uno strumento promettente per la ricerca sui tendini.
- Colma il divario tra i modelli tradizionali e i sistemi in vivo.
- Studi futuri che utilizzano questo modello potrebbero portare a trattamenti migliorati per le lesioni dei tendini.
