Friday, March 29, 2024
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बेहतर घाव भरने वाले मॉडल के लिए ऊतक यांत्रिकी की नकल करना

डब्ल्यूघाव भरना ऊतक क्षति की प्रतिक्रिया है जो सिग्नलिंग घटनाओं की एक जटिल श्रृंखला पर निर्भर करता है। मेसेंकाइमल स्टेम सेल (MSCs), केराटिनोसाइट्स, और फ़ाइब्रोब्लास्ट्स जैसी कोशिकाएँ घायल ऊतक को बंद करने और मरम्मत करने, संक्रमण को रोकने और आगे की क्षति के लिए भेद्यता में शामिल आणविक प्रक्रियाओं को ऑर्केस्ट्रेट करती हैं। शोधकर्ता घाव भरने के लिए MSCs के संभावित चिकित्सीय अनुप्रयोगों में रुचि रखते हैं, उनकी पुनर्योजी क्षमताओं और सिग्नलिंग अणुओं के स्राव के कारण जो अन्य ऊतक-मरम्मत करने वाली कोशिकाओं को नियंत्रित करते हैं।1-3

विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के अलावा, ऊतक सूक्ष्म पर्यावरण घाव भरने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह यांत्रिक संकेतों की एक श्रृंखला प्रदान करता है जो सेलुलर भेदभाव, व्यवहार्यता और उम्र बढ़ने को प्रभावित करता है। ऊतक वातावरण के यांत्रिक गुणों की प्रतिकृति पारंपरिक 2डी सेल संस्कृति में घाव भरने का अध्ययन करने के लिए एक चुनौती बन गई है। एक डिश में उगाई गई कोशिकाओं को अक्सर अस्वाभाविक रूप से कठोर संस्कृति सब्सट्रेट, अधिक भीड़ और निरंतर उपसंस्कृति के संपर्क में लाया जाता है, जो घाव भरने के जैविक संदर्भ को प्रतिबिंबित नहीं करता है और ऊतक पुनर्जनन के लिए आवश्यक सेलुलर गतिविधियों को बाधित कर सकता है।3,4

हाल ही में, घाव भरने की जांच करने वाले वैज्ञानिकों ने 3डी इंजीनियर सिस्टम की जांच की है जो ऊतक की नकल करते हैं, जो स्टेम जैसी कोशिकाओं की व्यवहार्यता में सुधार करते हैं और संस्कृति में सेलुलर भेदभाव का अधिक नियंत्रण प्रदान करते हैं। में प्रकाशित एक अध्ययन में घाव की मरम्मत और पुनर्जननकैनसस विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने एक 3डी हाइड्रोजेल प्रणाली विकसित की है जो वसा-व्युत्पन्न मेसेनकाइमल स्टेम सेल (ASCs) पर सब्सट्रेट प्रभावों को बेहतर ढंग से चित्रित करने के लिए वसायुक्त ऊतक जैसा दिखता है।5 हाइड्रोजेल प्रणाली ने वसा ऊतक के समान कठोरता के साथ झरझरा 3डी कल्चर सब्सट्रेट के रूप में काम किया, जिसने वैज्ञानिकों को यह जांचने में सक्षम बनाया कि कैसे यांत्रिक वातावरण एएससी उम्र बढ़ने, स्टेम जैसी गुणों और पुनर्योजी अणु स्राव को प्रभावित करता है।

शोधकर्ताओं ने एक पारंपरिक 2डी प्रणाली और उनके 3डी हाइड्रोजेल दोनों का उपयोग करके एक मरीज से प्राप्त एएससी का संवर्धन किया। 2डी कल्चर में उगाए गए एएससी की तुलना में, 3डी हाइड्रोजेल सिस्टम में उगाए गए लोगों ने सेलुलर एजिंग के कम सबूत और स्टेमनेस मार्करों की उच्च अभिव्यक्ति दिखाई। इस मॉडल की झरझरा संरचना के कारण, शोधकर्ता वातानुकूलित संस्कृति मीडिया में एएससी-स्रावित अणुओं को इकट्ठा करने और उनका आकलन करने में भी सक्षम थे। 3डी प्रणाली में एएससी ने बढ़े हुए प्रोटीन, एंटीऑक्सीडेंट और बाह्य कोशिकीय (ईवी) स्राव को प्रदर्शित किया। इसके अतिरिक्त, जब वैज्ञानिकों ने वातानुकूलित मीडिया को 2डी कल्चर में कोशिकाओं पर लागू किया, तो उन्होंने देखा कि केराटिनोसाइट्स और फाइब्रोब्लास्ट्स ने चयापचय, प्रसार और प्रवासी गतिविधि में वृद्धि की थी। 2डी एएससी संस्कृतियों से वातानुकूलित मीडिया ने भी इन कोशिकाओं के ऊतक पुनर्जनन कार्यों में वृद्धि की, लेकिन शोधकर्ताओं ने कहा कि 3डी संस्कृति वातानुकूलित मीडिया ने इस प्रभाव को बढ़ाया।

यदि यह एक सरल प्रोटोकॉल है, अधिक संख्या में स्टेम सेल प्राप्त करने की एक सरल प्रक्रिया… तो यह एक अच्छा योगदान है।”
– डॉ. केसी मार्रा, पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय

ये निष्कर्ष पिछले शोध के अनुरूप हैं जो दिखाते हैं कि 3D सिस्टम MSC स्टेमनेस और दीर्घायु में सुधार कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिकों ने बड़े पैमाने पर बायोरिएक्टरों में गोलाकार और ऑर्गेनॉइड संस्कृतियों को प्रदर्शित किया है कि कैसे 3डी सिस्टम एमएससी व्यवहार्यता और स्टेम जैसी गुणों को बढ़ाते हैं।6,7 इस अध्ययन में हाइड्रोजेल संरचना अपनी झरझरा वास्तुकला के साथ अन्य 3डी प्रणालियों की कुछ सीमाओं को पार करती है, जिसने कोशिकाओं को हाइड्रोजेल के भीतर माइग्रेट और प्रसार करने की अनुमति दी और शोधकर्ताओं को एएससी द्वारा स्रावित अणुओं को आसानी से एकत्र करने में सक्षम बनाया। सिस्टम की सादगी वर्तमान जटिल संस्कृति विधियों का विकल्प भी प्रदान करती है। पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय में प्लास्टिक सर्जरी और बायोइंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर केसी मार्रा ने कहा, “यह स्फेरोइड्स की तुलना में एक सरल 3डी संस्कृति है … और उन जटिल बायोरिएक्टरों की तुलना में सरल है, जिनका उपयोग मेरे जैसे समूहों ने अतीत में किया है।” अध्ययन। “यदि यह एक सरल प्रोटोकॉल है, तो अधिक संख्या में स्टेम सेल प्राप्त करने की एक सरल प्रक्रिया और इसलिए अधिक संख्या में [extracellular vesicles]तो यह एक अच्छा योगदान है।”

इस प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट अध्ययन के लिए भविष्य के कई रास्ते हैं, जिसमें बाह्य कोशिकीय पुटिकाओं की गहन जांच शामिल है, जिसे शोधकर्ताओं ने अपने सिस्टम से कैप्चर किया, और संभावित रोगी-विशिष्ट प्रभावों की जांच करने के लिए एक से अधिक ASC दाता स्रोत से परे इस मॉडल का विस्तार किया। शोधकर्ताओं को यह भी उम्मीद है कि ये निष्कर्ष टिश्यू-मिमेटिक 3डी कल्चर सिस्टम के भविष्य के डिजाइन के लिए एक टेम्पलेट प्रदान करते हैं जो घाव भरने में एमएससी की क्षमता का उपयोग करते हैं।

संदर्भ

  1. एम। चेरुबिनो एट अल।, “घाव भरने वाले अनुप्रयोगों के लिए वसा-व्युत्पन्न स्टेम सेल,” ऐन प्लास्ट सर्जन66(2):210-15, 2011। डीओआई:10.1097/SAP.0b013e3181e6d06c
  2. जे। लक एट अल।, “पुनर्योजी घाव भरने वाले अनुप्रयोगों के लिए वसा-व्युत्पन्न स्टेम सेल: नैदानिक ​​​​और नियामक वातावरण को समझना,” एस्थेट सर्ज जे40(7):784-99, 2020। डीओआई:10.1093/एएसजे/एसजेजेड214
  3. एमएफ पिटेंजर एट अल।, “मेसेनकाइमल स्टेम सेल परिप्रेक्ष्य: नैदानिक ​​​​प्रगति के लिए कोशिका जीव विज्ञान,” एनपीजे रेगेन मेड4:22, 2019। डीओआई:10.1038/एस41536-019-0083-6
  4. बी Kuehlmann एट अल।, “घाव भरने और फाइब्रोसिस में Mechanotransduction,” जे क्लिन मेड9(5):1423, 2020। डीओआई:10.3390/जेसीएम9051423
  5. जेजी हॉज एट अल।, “टिश्यू-मिमेटिक कल्चर इन विट्रो में केराटिनोसाइट्स और फाइब्रोब्लास्ट्स की पुनर्योजी गतिविधि में सुधार करने के लिए मेसेनचाइमल स्टेम सेल स्रावी क्षमता को बढ़ाता है,” घाव की मरम्मत Regenप्रिंट से पहले ऑनलाइन, 2023। डीओआई: 10.1111/wrr.13076
  6. Z. Cesarz, K. Tamama, “मेसेनचाइमल स्टेम सेल की गोलाकार संस्कृति,” स्टेम सेल इंट2016: 9176357, 2016। डीओआई: 10.1155/2016/9176357
  7. आर। एडमंडसन एट अल।, “तीन आयामी सेल कल्चर सिस्टम और ड्रग डिस्कवरी और सेल-आधारित बायोसेंसर में उनके अनुप्रयोग,” परख दवा देव प्रौद्योगिकी12(4):207-18, 2014। डीओआई:10.1089/विज्ञापन.2014.573
अनुसंधान संसाधन लोगो

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