$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Udar mózgu jest drugą najczęstszą przyczyną zgonów na świecie i piątą najczęstszą przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych. Pomimo tak wysokiej śmiertelności, leczenie w celu powrotu do zdrowia po udarze pozostaje obecnie wyzwaniem, ponieważ obecnie nie są dostępne żadne realne opcje medyczne1. Obecnie prowadzonych jest około 300 badań klinicznych dotyczących udarów niedokrwiennych, z których tylko 40 wykorzystuje komórki macierzyste. Wcześniejsze badania wykazały, że terapie komórkami macierzystymi mają korzystny wpływ na naprawę udaru2,3. Czynniki parakrynne, takie jak neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF) i trombospondyna-1 (THBS-1) uwalniane z przeszczepionych ludzkich nerwowych komórek progenitorowych (hNPC), wykazały poprawę regeneracji funkcjonalnej dzięki mechanizmom związanym ze wzrostem tworzenia synaps, angiogenezą, rozgałęzieniami dendrytycznymi i nowymi projekcjami aksonalnymi, a także modulowaniem układu odpornościowego4,5,6. Jednak optymalne metody dostarczania komórek macierzystych pozostają nieuchwytne.
Skuteczne dostarczenie komórek macierzystych do mózgu pozostaje wyzwaniem. Obecnie wprowadzono iniekcyjne systemy hydrożelowe i polimerowe rusztowania do dostarczania komórek macierzystych. Te metody dostarczania chronią komórki macierzyste podczas przeszczepu, a także zapewniają ochronę przed trudnym środowiskiem po udarze, w tym reakcją zapalną gospodarza i stanami niedotlenienia7,8,9,10. Jednak najczęściej stosowane materiały są obojętne, co ogranicza stosowanie ciągłej modulacji (tj. stymulacji elektrycznej) komórek11. Stymulacja elektryczna jest wskazówką, która wpływa na różnicowanie, gęstość kanałów jonowych i wzrost neurytów komórek macierzystych12. W porównaniu z polimerami obojętnymi, polimery przewodzące mogą przewodzić prąd pozwalający na elektryczną stymulację i manipulację komórkami macierzystymi2. Jednak dokładny mechanizm, za pomocą którego stymulacja elektryczna moduluje uwalnianie czynników neurotroficznych (tj. BDNF i THBS-1) nadal nie jest w pełni zbadany.
W tym protokole opisujemy kroki do skonstruowania systemu hodowli komórkowej składającego się z przewodzącego rusztowania polimerowego, polipirolu (PPy), który pozwala na stymulację elektryczną in vitro. Ze względu na sposób, w jaki system hodowli komórkowej jest wytwarzany, możliwe jest późniejsze zagnieżdżenie rusztowania wysiewanego przez komórki macierzyste do kory okołozawałowej. W przypadku tego systemu wstępnie kondycjonujemy elektrycznie komórki macierzyste na rusztowaniu przez krótki okres czasu przed implantacją. Po stymulacji elektrycznej przewodzące rusztowanie polimerowe przenoszące komórki jest z powodzeniem wszczepiane wewnątrzczaszkowo przy użyciu minimalnie inwazyjnej metody.