Биоматериалы для хондрогенной дифференциации МСК

Обычные ТЕ хряща страдает от недостаточного количества аутологичных хондроцитов. Получение хондроциты от МСК стала привлекательной альтернативой. Широкий спектр природных и синтетических биоматериалов был исследован для хондрогенной дифференциации MSC. Несколько исследований описали использование природных полимеров, таких как шелк, целлюлоза, гиалуронана, гиалуроновая кислота, агарозы и морской губки волокна скелета. Кроме того, гибридные полимеры, состоящие из синтетических и природных полимерных смесей, или из различных природных полимеров и их производных, были протестированы. Например, (PLGA) - желатин/ хондроитин/ гиалуроната scaffoldдоказали свое превосходство в качестве носителя аутологичных МСКв восстановлении полной толщины дефектов хряща у кроликов по сравнению с PLGAscaffold. Cho и др. разработали инъекций термочувствительного гидрогеля из сополимера водорастворимого хитозана и поли (7v -изопропилакриламида) (WSC- г - PNIPAAm) для хондрогенной дифференцировки клеток человека MSC. При попадании в подслизистый слой мочевого пузыря кроликов, клетки, задержанные в сополимере, подвергались дальнейшему хондрогенезу и формировали ткани, напоминающие суставной хрящ, состоящий из смеси гиалиновые и волокнистого хряща и других компонентов тканей.

Electrospun поликапролактона нановолоконные scaffoldоказалась интересным субстратом для хондрогенной дифференциации МСК. Ричардсон и др. продемонстрировали потенциал биоразлагаемого PLLA scaffoldкак chondroactive субстрата для МСК основе ТЕ межпозвоночных дисков. Они показали ранее, что контактное сокультивирование хондроцитоподобных клеток из пульпозного ядра человеческой межпозвонкового диска с МСК может набирать МСК дифференцироваться в студенистое ядро ​​клеток. Го и др. сообщили об исправлении больших дефектов суставного хряща с имплантатами аутологичных МСК, засевая на «- ТСР scaffoldв овечьей модели».

Нервные стволовые клетки (НСК)

У млекопитающих, взрослые нейроны теряют пролиферативный потенциал. Центральная нервная система, поэтому, имеет ограниченную способность к регенерации, когда нанесены повреждения, связанные с травмой, инсультом или в нейропатологических условиях. Клинические испытания с использованием трансплантации фетальных клеток головного мозга для лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона, был поднят ряд вопросов, касающихся эффективности этой стратегии. Излечение неврологических травм в центральной нервной системе осложняется наличием природных ингибиторов регенерации нерва, особенно аксонов ингибитора роста миелин-ассоциированный гликопротеин. Таким образом, множество терапевтических стратегий для устранения повреждения спинного мозга ориентированы прежде всего на создания среды для регенерации путем захвата этих ингибирующих белков.

Периферическая нервная система сохраняет ограниченные возможности для самостоятельного исправления если травмы малы. Большие повреждения, однако, требуют нервных трансплантатов обычно собранных из других частей тела. ТЕ, используя НСК, обеспечивает жизнеспособную и практическую альтернативу для клеточной терапии центральной нервной системы и периферической нервной системы. Тем не менее, существует острая потребность в технологии, чтобы расширить НСК в больших масштабах, чтобы их использования в клинике стало обычным. В головном мозге млекопитающих, NSCs происходят из двух конкретных мест, субвентрикулярной зоны и зубчатой ​​извилине области гиппокампа. Опыт показывает, что НСК широко распространены во взрослом мозге (рис. 6.12). Кроме того, перепрограммирование олигодендроцитов прекурсоров и астроцитов также могут привести к мультипотентным НСК. В последнее время, руководимая дифференциация эмбриональных клеток и МСК в нейронных линий стала альтернативным источником клеток для нервной ТЕ и исследованиям в области нейронаук.

Пионерские работы по крупномасштабной культуре человеческих НСК проводили в подвесных биореакторах. Тем не менее, питательные вещества и перенос кислорода ограничить размер агрегатов NSC, известных как нейросферах, которые образуются в суспензионных культурах. Распространение НСК в статических культурах была достигнута в присутствии основного фактора роста фибробластов и / или эпидермального фактора роста, но пассирования клеток необходимость непрерывную механическую диссоциацию нейросферах. Многие хирургические процедуры для лечения поражения головного мозга, таких как опухоли и сгустки крови, в результате удаления части объема, создаются полости, которые в идеале должны быть заполнены, если желательно восстановление целостности нейронов. Кроме того, нейродегенеративные заболевания и гипоксическо-ишемической травмы приводят к некротическим изменениям и / или формированию рубца, что закупоривает нормальные когнитивные и моторные функции. Восстановление этих функций потребует замены некротических или рубцовых тканей со здоровыми клетками, футуристическая концепция, известная как реконструктивной хирургии мозга.

Успешное осуществление и включение НСК для клеточной заместительной терапии мозга распространилось на использовании подходящего материала-носителя. Кроме того, устранение разрыва спинного мозга или периферических нервов с инженерных трансплантатов будет зависеть от правильного выбора идеального канала для нерва для преодоления места повреждения. Из различных видов биоматериалов рассасывающиеся полимеры представляются наиболее подходящими кандидатами для выполнения этих ролей. Обнадеживающие результаты нескольких исследований внушили оптимизм по поводу потенциала нервной ТЕ в клинической практике. Использование биоразлагаемой смеси 50:50 PLGA и блок-сополимера PLGA - полилизином, Дэн и др. сфабриковали дыухслойный scaffoldс наружной и внутренней микроархитектурами имитирующие белое и серое вещество спинного мозга, соответственно. Внутренний слой засевали НСК и конструкцию вводили в поперечном направлении неполного повреждения спинного мозга крысы.

Животные с имплантированной конструкцией scaffold- НСК отображается улучшенное восстановление задних конечностей опорно-двигательного аппарата по сравнению с пустой scaffoldи стволовыми клетками. Восстановление было связано с сокращением потери ткани от процессов вторичного повреждения, уменьшения глиальных рубцов и, в определенной степени, восстановление поврежденных аксонов через построение поддерживаемого scaffold- НСК. Интересной находкой было то, что имплантированный поли (гликолид) на основе конструкция scaffold- НСК может установить двунаправленное взаимодействие обратной связи с мозгом во взаимном порядке в качестве посредника в устранении в участке ишемии. Стоит отметить, что новый самосборки пептид нановолокна scaffoldимплантирован в одиночку, без клеток груза может поддержать регенерацию аксонов через сайт острой травмы мозга и может восстановить функцию нейронов в повреждении зрительного тракта на животных моделях. Самосборки пептид нановолоконные scaffold, функционализированные с высокой плотностью нейритов, способствующих ламинина эпитопа, IKVAV, может быстро индуцировать дифференцировку семенами нейронных клеток-предшественников в нейронах, но в то же время подавить развитие астроцитов. В другом исследовании на крысах нервные клетки -предшественники, захваченные в 3D- матрицы коллагена быстро расширяются и спонтанно дифференцируются в образованных возбудимых нейроны и синапсы. Пористые матрицы пены получали из поли (стирол / дивинилбензол), используя высокие содержания внутренней фазы эмульсии шаблонов и покрытых поли (D -лизин) или ламинин, способствовал рост аксонов из клеток, полученных нейронов человека тератокарциномы.