Ingenieurforscher der Monash University haben neue Beweise dafür gefunden, dass spezielle Zellen, die an der Gewebereparatur beteiligt sind, „abgestimmt“ werden können, um verschiedene Arten von Reparatur- und Regenerationsarbeiten im Körper zu übernehmen, indem sie die physische Umgebung, in der sie im Labor gezüchtet werden, verändern.
Bei der Arbeit mit mesenchymalen Stromazellen (MSCs) zeigte ein Team unter der Leitung von Associate Professor Jess Frith vom Department of Materials Science and Engineering, dass die Steifheit der Oberfläche, auf der die Zellen wachsen, einen wichtigen Einfluss auf ihre Eigenschaften und Funktionen hat. Die Forschung wird in der Zeitschrift veröffentlicht Acta Biomaterialia.
MSCs sind vielseitige Zellen, die mehrere Rollen bei der Heilung und dem Wiederaufbau von Geweben wie Knochen, Knorpel und sogar Muskeln spielen. Sie können sich in verschiedene Zelltypen umwandeln, um geschädigtes Gewebe zu reparieren und auch als „Medizinfabriken“ zu fungieren, die viele wichtige biochemische Faktoren produzieren, die bei der Gewebereparatur und -regeneration helfen.
Aufgrund ihrer doppelten Fähigkeit, andere Zelltypen zu produzieren und die Heilung zu fördern, werden MSCs umfassend auf ihren potenziellen Einsatz bei einer Vielzahl von Erkrankungen untersucht, darunter Osteoarthritis, koronare Herzkrankheit, Transplantat-gegen-Wirt-Krankheit und diabetische Wunden, um nur einige zu nennen wenige.
Die neuen Monash-Forschungsergebnisse eröffnen die spannende Möglichkeit, dass MSCs im Labor „abgestimmt“ werden könnten, damit sie auf spezifische klinische Bedürfnisse zugeschnitten sind, sagte außerordentlicher Professor Frith.
„Unsere Studie ergab, dass physikalische Signale aus der Mikroumgebung um diese Zellen die Mischung der von ihnen abgesonderten Proteine und damit die von ihnen hervorgerufenen Wirkungen verändern“, erklärte sie.
„Der in einem steiferen Biomaterial produzierte Molekülcocktail fördert das Wachstum und die Proliferation von MSCs, während ein weicheres Gel ihre Spezialisierung auf andere Zelltypen sowie die Aktivität von Immunzellen und die Bildung neuer Blutgefäße unterstützt.“
Die Studie legt auch nahe, dass das Design von Biomaterialien wie Prothesen gezielter darauf zugeschnitten werden kann, verschiedene Aktivitäten und Eigenschaften von MSCs zu unterstützen, nachdem sie in den Körper gelangt sind, sagte sie.
Mehr Informationen:
Aeolus Vilar et al.: Die mechanischen Eigenschaften des Substrats beeinflussen die parakrine Aktivität und das therapeutische Potenzial von MSC. Acta Biomaterialia (2023). DOI: 10.1016/j.actbio.2023.06.041