Ontwikkeling van combinatorische therapieën voor ruggenmergletsel met behulp van stamcelafgifte
7 juni 2024
In deze studie werden zenuwmimetische composiet hydrogels ontwikkeld en gekarakteriseerd die kunnen worden gebruikt om het pro-regeneratieve gedrag van van vet afgeleide stamcellen voor het herstel van ruggenmergletsel te onderzoeken en te benutten.
In deze studie wordt een combinatorisch celafgifteplatform ontwikkeld voor ruggenmergletsel met behulp van gedecellulariseerde weefselafgeleide hydrogels. De effectiviteit van decellularisatie en cellevensvatbaarheid in de samengestelde hydrogels worden geanalyseerd om hun potentieel als 3D-kweekplatform te bepalen. De resultaten zullen verder onderzoek mogelijk maken naar therapeutische mogelijkheden voor ruggenmergletsel.
Recentelijk is decellularisatie op het gebied van het herstel van ruggenmergletsels op grote schaal toegepast in de context van hydrogels. Dit proces verwijdert al het cellulaire en nucleaire afval uit weefsels of organen om een negatieve immuunrespons te voorkomen, terwijl de extracellulaire matrixcomponenten behouden blijven. Nu de samengestelde zenuwhydrogels zijn geoptimaliseerd, zal de karakterisering van het platform worden voortgezet om het neuroregeneratieve gedrag van ASC's voor ruggenmergherstel te maximaliseren.
Dit werk zal bijdragen aan de ontwikkeling van combinatorische therapeutische therapie voor het herstel van ruggenmergletsels, met name het verbeteren van stamceltherapie voor mogelijke klinische vertaling. Om te beginnen ontdooi je het bevroren ruggenmerg op vier graden Celsius in de koelkast gedurende 18 tot 24 uur voordat je het decellulariseert. Verwijder voorzichtig de dura mater met een steriele schaar.
Snijd het ruggenmerg in kleine stukjes, ongeveer één centimeter lang. Doe drie stukken in een buis van 50 milliliter. Spoel het ruggenmerg met gedeïoniseerd water bij vier graden Celsius gedurende 18 tot 24 uur bij 60 toeren.
Vervolgens spoel je het ruggenmerg met 0,025% trypsine EDTA, gevolgd door PBS voor 15 minuten twee keer. Spoel vervolgens het ruggenmerg met de volgende oplossingen voor decellularisatie. Spoel tenslotte het ruggenmerg twee keer één uur met gedeioniseerd water, gevolgd door PBS gedurende één uur.
Daarna lyofilie je het ruggenmerg op 0,01 millibar en 56 graden Celsius gedurende drie dagen voordat je het opbewaart tot gebruik. Ontdooi de eerder bevroren varkensischiaszenuw op vier graden Celsius in de koelkast gedurende 18 tot 24 uur voordat je decellulariseert. Snijd nu de ischiaszenuw in kleine stukjes van ongeveer een centimeter lang.
Doe drie stukken in een buis van 50 milliliter. Spoel de ischiaszenuw zeven uur lang met gedeïoniseerd water. Spoel vervolgens de ischiaszenuw met de volgende oplossingen voor decellularisatie.
Daarna vries je het drie dagen op 0,01 millibar en 56 graden Celsius voordat je het bewaart tot gebruik. Begin met het gebruik van een autoclaveschaar om het eerder gedecellulariseerde varkensruggenmerg en de ischiaszenuw tot poeder te snijden. Verteer de weefsels afzonderlijk in 0,01 normale zoutzuuroplossing met één milligram per milliliter pepsine bij een concentratie van 15 milligram per milliliter.
Plaats een magnetische staaf in de oplossing en roer minstens vier dagen op 500 RPM bij vier graden Celsius om pregel-oplossingen te genereren. Meng ischiaszenuw en ruggenmergpregel. Verdunn vervolgens de hydrogel tot de gewenste concentratie met M199-medium en PBS.
Gebruik één normaal natriumhydroxide en zoutzuur om de pH op 7,4 te zetten. Zodra de pH is aangepast, suspenteer je menselijke vetweefsel-afgeleide stamcellen opnieuw in de pregel met een dichtheid van 1 miljoen cellen per milliliter. Verdun de pregel tot 12 milligram per milliliter met PBS.
Plaats het in de putjes en plaats dan het PDMS-deksel op de pregel. Breng de plaat 30 minuten uit bij 37 graden Celsius. Voeg daarna PBS toe aan de putten.
Verwijder het PDMS-deksel en de oplossing. Voeg ASC-groeimedia toe aan ASC-rijke hydrogels en incubeer bij 37 graden Celsius voor kweek.
Overzicht
Deze studie ontwikkelt een combinatorisch cel-afleverplatform met behulp van gedecellulariseerde, uit weefsel afgeleide hydrogels voor het herstel van ruggenmergletsels. De hydrogels worden gekenmerkt om hun effectiviteit en potentieel als 3D-kweekplatform voor uit vetweefsel afgeleide stamcellen te beoordelen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Regeneratieve Geneeskunde
- Biomaterialen
Achtergrond
- Decellularisatie verwijdert celresten om immuunresponsen te voorkomen.
- Componenten van de extracellulaire matrix blijven behouden tijdens de decellularisatie.
- Hydrogels zijn uitgebreid bestudeerd voor het herstel van letsel aan het ruggenmerg.
- Adipose-afgeleide stamcellen (ASCs) vertonen pro-regeneratief gedrag.
Doel van het onderzoek
- Om zenuw-mimetische composiet hydrogels te ontwikkelen.
- Om het pro-regeneratieve gedrag van ASC's te onderzoeken.
- Om hydrogels te optimaliseren voor herstel van ruggenmergletsel.
Gebruikte methoden
- Ontwikkeling van hydrogels afgeleid van gedecellulariseerd weefsel.
- Analyse van de cellevensvatbaarheid in composiethydrogels.
- Karakterisering van hydrogels om neuro-regeneratief gedrag te maximaliseren.
- Evaluatie van therapeutische mogelijkheden voor dwarslaesies.
Belangrijkste resultaten
- Composiet hydrogels vertoonden een effectieve decellularisatie.
- Er werd een hoge celviabiliteit waargenomen in de hydrogels.
- Hydrogels bleken potentieel te hebben als 3D-kweekplatform.
- Verdere karakterisering is gepland om het gedrag van ASC's te verbeteren.
Conclusies
- Zenuwmimetische hydrogels kunnen onderzoek naar dwarslaesies faciliteren.
- Gedecellulariseerde hydrogels kunnen de therapeutische toepassingen van ASC verbeteren.
- Continue optimalisatie is essentieel voor effectief herstel van het ruggenmerg.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Combinatorische hydrogelplatforms waarin gedecellulariseerde zenuwmatrices en stamcelafgifte zijn geïntegreerd, pakken de multifactoriële uitdagingen van het herstel van dwarslaesies aan. Deze aanpak maakt de creatie mogelijk van ziekterelevante 3D-systemen voor het evalueren van neuro-regeneratieve strategieën, wat bijdraagt aan de voorspellende betrouwbaarheid in de vroege fase van therapeutische ontwikkeling. De modulariteit van het platform maakt het geschikt voor breed portfolio-gebruik in R&D binnen de regeneratieve geneeskunde.
Strategische toepassingen in biopharma R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt het mogelijk om neuro-regeneratieve hypothesen te onderzoeken in een gecontroleerde 3D-omgeving.
- Ondersteunt biologische risicoreductie door de bijdragen van de ECM en stamcellen aan herstel te isoleren.
- Faciliteert functionele validatie van targets voor combinatorische therapeutische strategieën.
- Biedt een basis voor voorspellende betrouwbaarheid bij studies naar regeneratieve mechanismen.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Stelt gevalideerde 3D-culturesystemen vast voor downstream screening van verbindingen of cellen.
- Levert reproduceerbare en kwantificeerbare resultaten van celviabiliteit en matrixintegratie.
- Ondersteunt assay-standaardisatie voor vergelijkbaarheid tussen studies en teams.
- Maakt schaalbare preparatie van hydrogelplatformen mogelijk voor high-content screening.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Sluit aan bij ziekte-relevante modellen voor translationeel onderzoek naar biomarkers.
- Behoudt continuïteit van de ontdekkingsfase tot de preklinische validatie van neuro-regeneratieve interventies.
- Ondersteunt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling door mechanisch inzicht te bieden in cel-matrixinteracties.
- Biedt voorspellende risicoreductie voor therapeutische kandidaten op basis van stamcellen.
Integratie van pipeline en workflow
Dit op hydrogel gebaseerde platform is geïntegreerd in het continuüm van ontdekking tot preklinisch onderzoek, waardoor iteratieve hypothesetesten en mechanische risicoreductie voor neuroregeneratieve therapieën mogelijk worden.
- Discovery Biology: Faciliteert hypothese-gestuurde evaluatie van de synergie tussen ECM en stamcellen bij neuraal herstel.
- Screening: Biedt een reproduceerbaar 3D-assaysysteem voor het beoordelen van cellevensvatbaarheid en matrixcompatibiliteit.
- Analytics: Genereert kwantitatieve resultaten over gelatiekinetiek, mechanische eigenschappen en celoverleving.
- Translationeel onderzoek: Slaat een brug tussen in vitro bevindingen en preklinische modellen door natuurlijke neurale omgevingen na te bootsen.
- Hergebruik in ondernemingen: Biedt een modulair, aanpasbaar platform voor diverse programma's voor regeneratieve geneeskunde.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellend vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit in neuro-regeneratief onderzoek.
- Operationele waarde: Standaardiseert 3D-cultuurworkflows en verbetert de reproduceerbaarheid tussen teams.
- Strategische waarde: Informeert go/no-go-beslissingen en optimaliseert de toewijzing van middelen in portefeuilles in een vroeg stadium.
- Impact op de portefeuille: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering mogelijk van combinatorische en celgebaseerde therapeutische kandidaten.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in decellularisatie, hydrogelformulering en stamcelkweek.
- Vereist toegang tot apparatuur voor weefselverwerking, lyofilisatie en analytische instrumentatie.
- Maakt standaardisatie tussen teams noodzakelijk voor protocollen voor hydrogelbereiding en celinbedding.
- Aanpassing kan nodig zijn voor verschillende weefselbronnen of celtypen.
- Beperkingen omvatten de noodzaak voor verdere karakterisering om neuroregeneratieve resultaten te maximaliseren.
Biopharma Veelgestelde Vragen
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
