Инъекционная сборка стволовых клеток для регенерации хряща

Исследование под руководством профессора Цююй Чжана (Северо-Западный политехнический университет), профессора Ки-Бума Ли (Университет Рутгерса) и профессора Ляна Конга (Школа стоматологии, Четвертый военно-медицинский университет) создало инъекционную сборку стволовых клеток на основе гибридного неорганического нанокаффолда (IHI) и применило её для регенерации критически больших дефектов хряща.

Повреждения хряща часто имеют разрушительные последствия, и большинство из них неизлечимы из-за изначально низкой способности хрящевой ткани к регенерации. Появление 3D-систем культивирования стволовых клеток привело к прорывам в биологии развития, моделировании заболеваний и регенеративной медицине. Например, трансплантированные стволовые клетки могут сначала выделять трофические факторы для снижения воспаления в месте повреждения, а затем дифференцироваться в хрящевые клетки (например, хондроциты) для восстановления функции.

Однако перед реализацией терапевтического потенциала терапии стволовыми клетками остаются серьёзные барьеры. Ограниченный контроль над хондрогенной дифференцировкой стволовых клеток in vivo часто приводит к неудовлетворительным результатам регенерации. Более того, из-за распространённости окислительного стресса и воспаления в микроокружении мест повреждения стволовые клетки часто подвергаются апоптозу после инъекции.

Для решения этих проблем исследователи разработали систему сборки стволовых клеток на основе 3D IHI-нанокаффолда для продвинутого 3D-культивирования и имплантации. 3D-IHI-нанокаффолд быстро собирает стволовые клетки в инъекционные тканевые конструкции через настроенные 3D взаимодействия клетка-клетка и клетка-матрикс, глубоко и однородно доставляет хондрогенные белки в собранных 3D-системах и контролируемо индуцирует хондрогенез за счёт нанотопографических эффектов.

После имплантации in vivo в модели повреждения хряща у кролика 3D-IHI-нанокаффолд эффективно модулирует динамическое микроокружение после травмы за счёт интеграции упомянутых регенеративных сигналов и одновременно улавливает активные формы кислорода, используя состав на основе диоксида марганца (MnO₂). Таким образом достигается ускоренное восстановление дефектов хряща с быстрой реконструкцией ткани и восстановлением функции как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. Учитывая отличную универсальность и терапевтический результат регенерации хряща на основе 3D-IHI-нанокаффолда, эта система может стать многообещающим средством для продвижения различных применений в тканевой инженерии.

Исследование опубликовано в National Science Review.