ஊசி மூலம் ஸ்டெம் செல் தொகுப்பு

பேராசிரியர் கியுயு ஜாங் (வடமேற்கு பாலிடெக்னிக்கல் பல்கலைக்கழகம்), பேராசிரியர் கி-பம் லீ (ரட்ஜர்ஸ் பல்கலைக்கழகம்), மற்றும் பேராசிரியர் லியாங் காங் (ஸ்கூல் ஆஃப் ஸ்டோமாட்டாலஜி, தி ஃபோர்த் மிலிட்டரி மெடிக்கல் யுனிவர்சிட்டி) ஆகியோர் தலைமையிலான ஒரு ஆய்வு, ஊசி போடக்கூடிய கலப்பு கனிமத்தை (IHI- Injectable Hybrid Inorganic ) நிறுவியுள்ளது. நானோஸ்காஃபோல்ட்-டெம்ப்ளேட் செய்யப்பட்ட ஸ்டெம் செல் தொகுப்பு மற்றும் அதை விமர்சன அளவிலான குருத்தெலும்பு குறைபாடுகளின் மீளுருவாக்கம் செய்ய பயன்படுத்தப்பட்டது.

குருத்தெலும்பு காயங்கள் பொதுவாக அழிவுகரமானவை மற்றும் அவற்றிற்கு சில சிகிச்சைகள் உள்ளன. ஏனெனில் அவை மிகக் குறைந்த மீளுருவாக்கம் திறன்களைக் கொண்டுள்ளன. 3D ஸ்டெம் செல் கலாச்சாரங்களின் வளர்ச்சி உயிரியல், நோய் மாதிரியாக்கம் மற்றும் மீளுருவாக்கம் செய்யும் மருத்துவம் ஆகியவற்றின் முன்னேற்றங்களுக்கு வழிவகுத்தது. எடுத்துக்காட்டாக, ஸ்டெம் செல்கள், வெற்றிகரமாக இடமாற்றம் செய்யப்பட்டால், குருத்தெலும்பு காயங்கள் உள்ள இடங்களில் வீக்கத்தைக் குறைப்பதற்கான ட்ரோபிக் காரணிகளை செய்யலாம், பின்னர் செயல்பாட்டு மறுசீரமைப்பிற்காக குருத்தெலும்பு செல்களாக (எ.கா. காண்ட்ரோசைட்டுகள்) வேறுபடலாம்.

ஆயினும்கூட, கரு ஸ்டெம் செல்களின் சிகிச்சை திறனை உணரும் முன் தீர்க்கப்பட வேண்டிய முக்கியமான தடைகள் இன்னும் உள்ளன. விவோவில் காண்ட்ரோஜெனிக் வேறுபாட்டின் மீதான வரையறுக்கப்பட்ட கட்டுப்பாடு பெரும்பாலும் சமரசம் செய்யப்பட்ட மீளுருவாக்கம் விளைவுகளின் விளைவாகும். மேலும், பரவலான ஆக்ஸிஜனேற்ற அழுத்தம் மற்றும் காயமடைந்த திசு சூழலில் அழற்சியின் காரணமாக, ஸ்டெம் செல்கள் பெரும்பாலும் இந்த இடங்களில் உட்செலுத்தப்பட்ட பிறகு அப்போப்டொசிஸுக்கு உட்படுகின்றன.

இந்த சவால்களை எதிர்கொள்ள, மேம்பட்ட 3D ஸ்டெம் செல் கலாச்சாரம் மற்றும் உள்வைப்புக்கான 3D-IHI நானோஸ்காஃபோல்ட்-டெம்ப்ளேட்டட் ஸ்டெம் செல் தொகுப்பு அமைப்பின் வளர்ச்சியை ஆராய்ச்சியாளர்கள் நிரூபித்தனர். 3D-IHI நானோஸ்காஃபோல்ட் 3D செல்-செல் மற்றும் செல்-மேட்ரிக்ஸ் இடைவினைகள் மூலம் ஸ்டெம் செல்களை உட்செலுத்தக்கூடிய திசுக் கட்டமைப்பில் விரைவாக ஒன்றுசேர்க்கிறது. 3D கலாச்சார அமைப்புகளில் காண்ட்ரோஜெனிக் புரதங்களை ஆழமாகவும் ஒரேவிதமாகவும் வழங்குகிறது. மேலும் நானோடோபோஜெனிசிஸ் மூலம் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய விளைவுகளைத் தூண்டுகிறது.

முயல் குருத்தெலும்பு காயத்தில் பொருத்தப்பட்ட பிறகு, 3D-IH நானோஸ்காஃபோல்ட்ஸ், குருத்தெலும்பு காயத்திற்குப் பிறகு, மீளுருவாக்கம் செய்யும் குறிப்புகளின் ஒருங்கிணைப்பு மூலம் மாறும் நுண்ணிய சூழலை திறம்பட மாற்றியமைக்கிறது. அதே நேரத்தில் மாங்கனீசு டை ஆக்சைடு அடிப்படையிலான கலவையைப் பயன்படுத்தி எதிர்வினை ஆக்ஸிஜன் இனங்களைத் துடைக்கிறது. இந்த வழியில், விரைவான திசு புனரமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு மீட்பு மூலம் குருத்தெலும்பு குறைபாடுகளை துரிதப்படுத்துவது குறுகிய கால மற்றும் நீண்ட கால இரண்டிலும் உணரப்படுகிறது. 3D-IHI நானோஸ்காஃபோல்ட் அடிப்படையிலான குருத்தெலும்பு மீளுருவாக்கம் ஆகியவற்றின் சிறந்த பல்துறை மற்றும் சிகிச்சை விளைவுகளின் அடிப்படையில், இது பல்வேறு திசு பொறியியல் பயன்பாடுகளை முன்னேற்றுவதற்கான நம்பிக்கைக்குரிய வழிகளை வழங்கலாம்.

இந்த ஆராய்ச்சி National Science Review-வில் வெளியிடப்பட்டது.

References:

• Wang, S., Yang, L., Cai, B., Liu, F., Hou, Y., Zheng, H., & Zhang, Q. (2022). Injectable hybrid inorganic nanoscaffold as rapid stem cell assembly template for cartilage repair. National Science Review, 9(4), nwac037.
• Li, F., Truong, V. X., Fisch, P., Levinson, C., Glattauer, V., Zenobi-Wong, M., & Frith, J. E. (2018). Cartilage tissue formation through assembly of microgels containing mesenchymal stem cells. Acta biomaterialia, 77, 48-62.
• Feng, Q., Li, Q., Wen, H., Chen, J., Liang, M., Huang, H., & Cao, X. (2019). Injection and self‐assembly of bioinspired stem cell‐laden gelatin/hyaluronic acid hybrid microgels promote cartilage repair in vivo. Advanced Functional Materials, 29(50), 1906690.
• Marquardt, L. M., & Heilshorn, S. C. (2016). Design of injectable materials to improve stem cell transplantation. Current stem cell reports, 2(3), 207-220.
• Liu, X., Jin, X., & Ma, P. X. (2011). Nanofibrous hollow microspheres self-assembled from star-shaped polymers as injectable cell carriers for knee repair. Nature materials, 10(5), 398-406.