Desenvolvimento de Terapêutica Combinatória para Lesão Medular usando Entrega de Células-Tronco
7 de junho de 2024
Neste estudo, foram desenvolvidos e caracterizados hidrogéis compostos miméticos de nervos que podem ser utilizados para investigar e capitalizar o comportamento pró-regenerativo de células-tronco derivadas do tecido adiposo para reparo de lesões medulares.
Neste estudo, uma plataforma combinatória de entrega celular é desenvolvida para lesão da medula espinhal utilizando hidrogéis derivados de tecidos descelularizados. A eficácia da descelularização e da viabilidade celular nos hidrogéis compostos é analisada para determinar seu potencial como plataforma de cultura 3D. Os resultados permitirão investigar mais a fundo os potenciais terapêuticos para lesão da medula espinhal.
Recentemente, no campo da reparação de lesões medulares, a descelularização tem sido amplamente utilizada no contexto dos hidrogéis. Esse processo remove todos os detritos celulares e nucleares de tecidos ou órgãos para evitar uma resposta imune negativa, preservando os componentes da matriz extracelular. Agora que os hidrogéis nervosos compostos estão otimizados, a caracterização da plataforma continuará para maximizar o comportamento neuroregenerativo dos ASCs para a reparação da medula espinhal.
Esse trabalho contribuirá para o desenvolvimento terapêutico combinatório para a reparação de lesões medulares, especialmente aprimorando a terapia com células-tronco para uma possível tradução clínica. Para começar, descongele a medula espinhal congelada a quatro graus Celsius na geladeira por 18 a 24 horas antes da descelularização. Usando tesoura estéril, remova cuidadosamente a dura-máter.
Corte a medula espinhal em pedaços pequenos, com cerca de um centímetro de comprimento. Coloque três pedaços em um tubo de 50 mililitros. Enxágue a medula espinhal com água desionizada a quatro graus Celsius por 18 a 24 horas a 60 RPM.
Em seguida, enxágue a medula espinhal com 0,025% de tripsina EDTA, seguido de PBS por 15 minutos duas vezes. Depois, enxágue a medula espinhal com as seguintes soluções para descelularização. Por fim, enxágue a medula espinhal com água desionizada por uma hora duas vezes, seguida de PBS por uma hora.
Depois, liofilize a medula espinhal a 0,01 milibar e 56 graus Celsius por três dias antes de armazená-la até o uso. Descongele o nervo ciático suíno previamente congelado a quatro graus Celsius na geladeira por 18 a 24 horas antes da descelularização. Agora, corte o nervo ciático em pedaços pequenos, aproximadamente um centímetro de comprimento.
Coloque três pedaços em um tubo de 50 mililitros. Enxágue o nervo ciático com água desionizada por sete horas. Em seguida, enxágue o nervo ciático com as seguintes soluções para descelularização.
Depois, liofilize a 0,01 milibar e 56 graus Celsius por três dias antes de armazená-lo até o uso. Comece usando tesouras de autoclave para cortar a medula espinhal e o nervo ciático previamente descelularizados em pó. Digere os tecidos separadamente em 0,01 solução normal de ácido clorídrico contendo um miligrama por mililitro de pepsina a uma concentração de 15 miligramas por mililitro.
Coloque uma barra magnética na solução e mexa a 500 RPM por pelo menos quatro dias a quatro graus Celsius para gerar soluções de Pregel. Misture pré-gel para nervo ciático e medula espinhal. Depois, dilua o hidrogel até a concentração desejada usando meio M199 e PBS.
Use um hidróxido de sódio normal e ácido clorídrico para ajustar o pH para 7,4. Uma vez ajustado o pH, ressuspenda células-tronco humanas derivadas do adiposo no pregel com uma densidade de 1 milhão de células por mililitro. Dilua o pregel para 12 miligramas por mililitro usando PBS.
Coloque no poço e depois coloque a tampa do PDMS sobre o pré-gel. Incube a placa por 30 minutos a 37 graus Celsius. Depois, adicione PBS aos poços.
Remova a tampa do PDMS e a solução. Adicione meio de crescimento de ASC a hidrogéis carregados de ASC e incube a 37 graus Celsius para cultivo.
Visão Geral
Este estudo desenvolve uma plataforma combinatória de entrega celular utilizando hidrogéis derivados de tecidos descelularizados para a reparação da lesão medular. Os hidrogéis são caracterizados para avaliar sua eficácia e potencial como uma plataforma de cultura tridimensional para células-tronco derivadas de tecido adiposo.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Medicina Regenerativa
- Biomateriais
Contexto
- A descelularização remove detritos celulares para prevenir respostas imunes.
- Os componentes da matriz extracelular são preservados durante a descelularização.
- Os hidrogéis têm sido amplamente estudados para a reparação de lesões na medula espinhal.
- As células-tronco derivadas de adipócitos (ASCs) apresentam comportamento pró-regenerativo.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver hidrogéis compostos miméticos de nervos.
- Investigar o comportamento pró-regenerativo de ASCs.
- Otimizar hidrogéis para a reparação de lesões na medula espinhal.
Métodos Utilizados
- Desenvolvimento de hidrogéis derivados de tecidos descelularizados.
- Análise da viabilidade celular em hidrogéis compostos.
- Caracterização de hidrogéis para maximizar o comportamento neuro-regenerativo.
- Avaliação do potencial terapêutico para lesão da medula espinhal.
Resultados Principais
- Os hidrogéis compostos demonstraram descelularização eficaz.
- Observou-se alta viabilidade celular nos hidrogéis.
- Os hidrogéis mostraram potencial como plataforma de cultura 3D.
- Está planejada uma caracterização adicional para aprimorar o comportamento das ASCs.
Conclusões
- Os hidrogéis miméticos de nervos podem facilitar a pesquisa sobre lesões da medula espinhal.
- Os hidrogéis descelularizados podem melhorar as aplicações terapêuticas de ASCs.
- A otimização contínua é essencial para a reparação eficaz da medula espinhal.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Plataformas de hidrogel combinatórios que integram matrizes nervosas descelularizadas e entrega de células-tronco abordam os desafios multifatoriais da reparação da lesão medular. Essa abordagem permite a criação de sistemas tridimensionais relevantes para a doença, para avaliação de estratégias neuro-regenerativas, apoiando a confiança preditiva no desenvolvimento terapêutico em estágios iniciais. A modularidade da plataforma a posiciona para aplicação em larga escala em pesquisa e desenvolvimento em medicina regenerativa.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia Farmacêutica
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação de hipóteses neuro-regenerativas em um ambiente tridimensional controlado.
- Apoia a desmistificação biológica ao isolar as contribuições da matriz extracelular e das células-tronco para a reparação.
- Facilita a validação funcional de alvos para estratégias terapêuticas combinatórias.
- Oferece uma base para confiança preditiva em estudos de mecanismos regenerativos.
Triagem e Desenvolvimento de Ensaios
- Estabelece sistemas de cultivo 3D validados para triagem de compostos ou células em etapas subsequentes.
- Fornece leituras reprodutíveis e quantificáveis da viabilidade celular e integração na matriz.
- Apoia a padronização de ensaios para comparação entre estudos e equipes.
- Permite a preparação escalonável de plataformas de hidrogel para triagem de alto conteúdo.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha-se com modelos relevantes para doenças na exploração translacional de biomarcadores.
- Mantém a continuidade desde a descoberta até a validação pré-clínica de intervenções neuro-regenerativas.
- Apoia decisões de avanço ajustadas ao risco, fornecendo uma compreensão mecanicista das interações célula-matriz.
- Oferece desvio preditivo de riscos para candidatos terapêuticos baseados em células-tronco.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Esta plataforma baseada em hidrogel integra-se ao continuum de descoberta a pré-clínico, permitindo testes iterativos de hipóteses e desmistificação mecanicista de terapias neuro-regenerativas.
- Biologia da Descoberta: Facilita a avaliação baseada em hipóteses da sinergia entre a MEC e células-tronco na reparação neural.
- Triagem: Fornece um sistema de ensaio tridimensional reprodutível para avaliar a viabilidade celular e a compatibilidade da matriz.
- Análises: Gera dados quantitativos sobre cinética de gelificação, propriedades mecânicas e sobrevivência celular.
- Pesquisa Translacional: Conecta achados in vitro a modelos pré-clínicos ao imitar ambientes neurais nativos.
- Reutilização Empresarial: Oferece uma plataforma modular e adaptável para diversos programas de medicina regenerativa.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista na pesquisa de neuroregeneração.
- Valor Operacional: Padroniza fluxos de trabalho de cultivo 3D e melhora a reprodutibilidade entre equipes.
- Valor Estratégico: Orienta decisões de prosseguir/não prosseguir e otimiza a alocação de recursos em portfólios de estágios iniciais.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de candidatos terapêuticos combinatórios e baseados em células.
Considerações sobre a Implementação
- Requer experiência em descelularização, formulação de hidrogéis e cultivo de células-tronco.
- Exige acesso a equipamentos para processamento de tecidos, liofilização e instrumentação analítica.
- Necessita padronização entre equipes nos protocolos de preparação de hidrogéis e incorporação de células.
- Pode ser necessária adaptação para diferentes fontes de tecidos ou tipos celulares.
- As limitações incluem a necessidade de caracterização adicional para maximizar os resultados neuro-regenerativos.
Perguntas Frequentes sobre Biotecnologia Farmacêutica
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
