发布时间：2024-07-04 15:49:26 栏目：生活
新加坡-麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的制造个性化医疗关键分析 (CAMP) 跨学科研究小组 (IRG) 的研究人员(麻省理工学院在新加坡的研究机构)和新加坡国立大学组织工程项目 (NUSTEP) 的合作者发现了一种更有效的方法来评估间充质基质细胞 (MSC) 再生软骨的能力。他们的新方法也是第一个利用 MSC 自组装中的拓扑缺陷来预测其软骨再生潜力的方法。
MSCs 是软骨再生的有前途的治疗剂，它们有潜力帮助在体内产生新的软骨组织。以前，评估这些细胞有效软骨再生的潜力需要在复杂的 3D 环境中培养它们长达 21 天。CAMP 研究人员开发的新方法涉及一种更简单的 2D 单层细胞培养系统，培养 9 天，然后对图像进行成像和处理。该方法是非破坏性的、更准确的、更快的——只需 9 天。这可以大大加速软骨再生疗法的发展。
“这种评估 MSC 对软骨修复效果的创新方法代表了一项重大进步，它能够对 MSC 进行无损评估，并将评估期缩短至仅仅 9 天，”该论文的主要作者、SMART CAMP 的研究科学家 Ekta Makhija 博士在研究期间表示。
在发表于PLOS ONE杂志的论文《体外间充质基质细胞自组装模式中的拓扑缺陷可预测凝聚和软骨形成的属性》中，SMART CAMP 证明 MSC 自组装中的拓扑缺陷可能表明它们具有再生软骨的潜力。研究人员在第 3、6 和 9 天拍摄了细胞图像，然后分析了细胞自组装时形成的模式。到第 9 天，研究人员注意到这些模式的某些方面类似于具有可识别拓扑缺陷的液晶结构，例如模式中的不规则或不完美。自组装模式中的这些缺陷与指纹状模式相匹配，与在早期软骨发育阶段观察到的软骨标志物(称为间充质凝聚)相一致。这些模式可以指示细胞形成软骨的潜力，并可作为软骨再生的可靠标志。
与传统方法相比，这种创新方法有望提高准确性和可靠性，传统方法涉及在专门的 3D 环境中培养 MSCs 的 21 天过程，然后评估指示软骨生长的特定蛋白质。与确定特定批次的 MSCs 是否具有有效修复受损软骨所需的必要“工具”和协作能力的初步评估类似，新研究确定了预测 MSCs 形成和再生软骨能力的因素，该研究以 2014 年 SMART 生物系统和微力学 (BioSyM) IRG 的先前研究为基础。
十年过去了，随着该领域的重大进步，SMART 研究人员现在专注于 MSCs 聚集在一起时的集体行为，而不是单独检查细胞。这些集体模式是细胞群的独特特征，提供了一种可能更可靠、更准确的方法来预测细胞在再生软骨方面的协作效果。这种更快、非破坏性和更简单的方法可以评估大量 MSCs，有可能确定未来软骨再生疗法中最有效的 MSCs。
“这种创新方法具有重大优势，因为它允许制造商更频繁地测试其细胞药物，确保整个生产过程中的安全性、纯度和有效性。这可能会加快传统上漫长的细胞药物监管批准过程，”SMART CAMP 首席研究员、新加坡中央医院 (SGH) 高级研究员兼该论文的通讯作者 Zhiyong Poon 博士补充道。
“我们的新方法标志着我们在软骨再生方法上的重大进步。通过提供更有效的方法来评估 MSCs 的生产，我们可以加速治疗关节损伤和常见疾病的疗法的开发，特别是那些影响老龄化人口的疾病，如骨关节炎，并解决当前手术和药物方法在恢复软骨功能方面的局限性，”SMART CAMP 首席研究员、新加坡国立大学 (NUS) 杨潞龄医学院名誉教授、该论文的作者之一 Eng Hin Lee 教授补充道。
通过观察拓扑模式， 建立了一种成功且新颖的方法来预测 MSCs 在体外修复软骨的有效性 ，SMART 研究人员的下一步将涉及评估这些模式是否同样可以预测 MSCs在体内修复软骨的有效性。
该项研究由 SMART 开展，并得到新加坡国家研究基金会 (NRF) 在其研究卓越与技术企业园区 (CREATE) 计划下的支持。
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