Внутрибедренная инъекция гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников человека мышам с ослабленным иммунитетом
8 декабря 2023 г.
Внутрибедренные инъекции позволяют приживить небольшое количество гемопоэтических стволовых и прогениторных клеток (ГСК) путем размещения клеток непосредственно в полости костного мозга. В данной статье мы описываем экспериментальный протокол внутрибедренного введения человеческих ГСКС иммунодефицитным мышам.
Наш интерес заключается в изучении здорового кроветворения человека на протяжении всей жизни от плода до пожилого человека. Например, мы изучаем печень у плода и костный мозг и периферическую кровь у взрослого человека. Мы считаем важным изучать здоровый контекст, чтобы понять, что идет не так в болезни.
Существует множество подходов к использованию оникса в одиночных клетках, которые продвинули эту область в последние годы, но они работают параллельно, а не заменяют эксперименты по трансплантации, которые проверяют функцию стволовых клеток. Вводя стволовые и прогениторные клетки крови непосредственно в бедренную кость, мы обходим фазу самонаведения при внутривенных инъекциях. Клетки уже находятся в своей естественной среде, и поэтому у нас часто наблюдается гораздо более высокая степень приживления.
Мы хотим дать количественное представление о том, как стволовые клетки крови развиваются на протяжении жизни человека, как на них влияют такие события, как воспаление или инфекции, и, наконец, как мутации накапливаются с возрастом, как они изменяют функцию стволовых клеток крови и как это предрасполагает нас к возрастным заболеваниям.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании изучается динамика гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPCs) в процессе развития человека с использованием интрафеморальных инъекций иммунодефицитным мышам для усиления приживления клеток. Путем введения HSPCs непосредственно в костный мозг исследование стремится расширить понимание нормального развития клеток крови, а также влияния возраста и заболеваний.
Основные компоненты исследования
Область исследования
- Биология стволовых клеток
- Гемопоэз человека
- Моделирование заболеваний
Теоретические основы
- Здоровый кроветворение человека изучается от стадии плода до пожилого возраста.
- Понимание механизмов в норме помогает расшифровать механизмы развития заболеваний.
- Эксперименты по трансплантации позволяют получить функциональное представление о поведении стволовых клеток.
Используемые методы
- Интрафеморальное введение человеческих HSPC
- Модель иммунодефицитных мышей
- Методы культивирования и подготовки клеток
Основные результаты
- Прямое введение способствует более высокому уровню приживаемости стволовых клеток.
- Представляет количественный взгляд на старение и функцию стволовых клеток.
- Подчеркивает влияние внешних факторов, таких как воспаление, на стволовые клетки.
Выводы
- В исследовании продемонстрированы эффективные методы приживления HSPC.
- Представлены данные об эволюции стволовых клеток крови и предрасположенности к заболеваниям.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для отрасли
Прямое интрафеморальное введение человеческих гемопоэтических стволовых клеток и клеток-предшественников (HSPCs) иммунодефицитным мышам позволяет проводить точную функциональную валидацию популяций стволовых клеток в соответствующем контексте заболевания in vivo. Данный подход повышает эффективность приживления, обеспечивая надежную количественную оценку человеческого кроветворения на различных стадиях развития и старения. Этот метод повышает прогностическую достоверность на этапах раннего поиска и в рамках трансляционных исследований за счет снижения биологической вариабельности и увеличения статистической мощности.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Первичный поиск и валидация мишени
- Обеспечивает возможность строгого функционального анализа популяций HSPC человека in vivo.
- Поддерживает механическое снижение рисков за счет исключения вариабельности хоминга, наблюдаемой в моделях при внутривенном введении.
- Облегчает количественную оценку эволюции стволовых клеток и их реакции на биологические стрессоры.
- Повышает прогностическую достоверность при валидации мишеней в исследованиях системы кроветворения.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает валидированную систему in vivo для оценки приживления стволовых клеток и формирования клеточных линий.
- Повышает воспроизводимость анализа за счет стандартизации доставки клеток непосредственно в нишу костного мозга.
- Позволяет проводить количественное измерение состава мультилинейного трансплантата с помощью проточной цитометрии.
- Поддерживает масштабируемые рабочие процессы ксенотрансплантации для скрининга соединений или генетического анализа.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует моделям гемопоэза человека и возрастной дисфункции, релевантным конкретным заболеваниям.
- Обеспечивает преемственность от результатов этапа поиска до доклинической валидации терапевтических гипотез.
- Поддерживает принятие решений о дальнейшем продвижении проекта с учетом рисков, предоставляя надежные функциональные данные in vivo.
- Способствует разработке трансляционных биомаркеров с помощью количественных показателей приживления.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данный протокол интрафеморальной инъекции занимает промежуточное положение между этапами первичного поиска, валидации мишени и доклинического моделирования в рамках континуума исследований системы кроветворения.
- Фундаментальная биология: позволяет проверять гипотезы о функциях стволовых клеток, старении и предрасположенности к заболеваниям в контролируемых условиях in vivo.
- Скрининг: обеспечивает воспроизводимые количественные данные о приживлении, пригодные для последующего скрининга соединений или генетических модификаций.
- Аналитика: позволяет проводить измерения мультилинейной реконституции и размера трансплантата методом проточной цитометрии для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: предоставляет платформу для моделирования гемопоэза человека и оценки трансляционных биомаркеров состояния стволовых клеток.
- Корпоративное использование: предлагает стандартизированный масштабируемый протокол, адаптируемый к различным планам экспериментов и источникам донорских клеток.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает точность прогнозов и снижает механистическую неопределенность в исследованиях стволовых клеток.
- Операционная ценность: улучшает стандартизацию, воспроизводимость и масштабируемость тестов на приживление in vivo.
- Стратегическая ценность: позволяет принимать более обоснованные решения о продолжении или прекращении разработок и повышает эффективность использования капитала за счет сокращения количества используемых животных.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритетность с учетом рисков и продвижение гематопоэтических мишеней и терапевтических стратегий.
Особенности реализации
- Требуется опыт проведения хирургических операций на мелких животных и методов трансплантации in vivo.
- Необходим доступ к моделям иммунодефицитных мышей и инфраструктуре для проведения проточной цитометрии.
- Требуется межкомандная стандартизация протоколов подготовки клеток и проведения инъекций.
- Метод может быть адаптирован для использования донорских клеток как человека, так и мыши в зависимости от различных экспериментальных целей.
- Потенциальные ограничения включают техническую вариабельность и необходимость в точных хирургических навыках.
