استراتژی های مهندسی بافت با استفاده ازسلول های بنیادی مزانشیمی برای ترمیم غضروف مفصلی
ترمیم ساختار و عملکرد غضروف مفصلی به دنبال آسیب و یا پس ازتروما هنوز هم به عنوان یکی از مشکلات در زمینه ارتوپدی است . در حال حاضر، بازسازی غضروف مفصلی مبتنی بر مهندسی بافت یک استراتژی عملی و پیوسته در حال توسعه برای بازگرداندن ساختار و عملکرد آن است . موفقیت استراتژی مهندسی بافت غضروف مفصلی تا حد زیادی متکی بر چند مولفه اساسی از جمله اجزاء سلولی ، حمایت ماتریکس سه بعدی داربست ، عوامل زیست فعال ، محرک های فیزیکی مناسب ، و انتقال ژن ایمن است. طراحی فرمولاسیون مناسب این مولفه ها ازنگرانی های اصلی جامعه ارتوپدی است . استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی ( MSC ) برای مهندسی بافت غضروف مفصلی به طور مداوم نسبت به استفاده از سلولهای غضروفی در حال افزایش است. منابع مختلف سلول های بنیادی از جمله بافت چربی ، مایع آمنیوتیک ، خون، مغز استخوان ، درم ، سلول های بنیادی جنینی ، چربی زیر کشککی، عضلات ، پوشش استخوان ، جفت، سینوویوم ، استخوان و بند ناف بررسی شده است. سلول های بنیادی مشتق از مغز استخوان و بند ناف درحال حاضر در مراحل مختلف آزمایشات بالینی هستند. طیف گسترده ای از ماتریکس ها برای توسعه استراتژی های مبتنی برمهندسی بافت از جمله داربست های مبتنی بر کربوهیدرات ( آگارز ، آلژینات ، کیتوزان / کیتین و هیالورونات ) ، داربست های مبتنی بر پروتئین ( کلاژن ، فیبرین، و ژلاتین ) و پلیمرهای مصنوعی ( اسید پلی لاکتیک، اسید پلی گلیکولیک، پلی لاکتیک - گلیکولیک اسید، پلی اتیلن گلیکول و پلی کاپرولاکتون) مورد بررسی قرار گرفته است. داربست های کلاژنی و داربست های PEG پلیمریزه شده با نور درحال حاضر در مراحل مختلف آزمایشات بالینی هستند . TGF- β1 ، TGF- β3 ، BMP-2 ، و محیط کم اکسیژن از عوامل فعال زیستی هستند که برای غضروف سازی بهینه سلولهای بنیادی مزانشیمی توصیه می شود ، در حالی که ژن ها یTGF- β1 ، TGF- β3 و Sox-9 ، BMP-2 و BMP- 7 بهترین کاندید برای انتقال ژن به MSC می باشند. میدان الکترومغناطیسی و ترکیبی از نیروهای برشی / فشاری پویا بهترین محرک های فیزیکی پیش برنده بلوغ هستند.
Histol Histopathol. 2014 Jan 23. [Epub ahead of print]
Mesenchymal stem cell - based tissue engineering strategies for repair of articular cartilage.
Ahmed TA1, Hincke MT2.
Abstract
Restoration of articular cartilage function and structure following pathological or traumatic damage is still considered a challenging problem in the orthopaedic field. Currently, tissue engineering-based reconstruction of articular cartilage is a feasible and continuously developing strategy to restore structure and function. Successful articular cartilage tissue engineering strategy relies largely on several essential components including cellular component, supporting 3D carrier scaffolding matrix, bioactive agents, proper physical stimulants, and safe gene delivery. Designing the right formulations from these components remain the main concern of the orthopaedic community. Utilization of mesenchymal stem cells (MSCs) for articular cartilage tissue engineering is continuously increasing compared to use of chondrocytes. Various sources of MSCs have been investigated including adipose tissue, amniotic fluid, blood, bone marrow, dermis, embryonic stem cells, infrapatellar fat pad, muscle, periosteum, placenta, synovium, trabecular bone, and umbilical cord. MSCs derived from bone marrow and umbilical cord are currently in different phases of clinical trials. A wide range of matrices have been investigated to develop tissue engineering - based strategies including carbohydrate-based scaffolds (agarose, alginate, chitosan/chitin, and hyaluronate), protein-based scaffolds (collagen, fibrin, and gelatin), and artificial polymers (polyglycolic acid, polylactic acid, poly(lactic-co-glycolic acid), polyethylene glycol, and polycaprolactone). Collagen - based scaffolds and photopolymerizable PEG - based scaffolds are currently in different phases of clinical trials. TGF-β1, TGF-β3, BMP-2, and hypoxic environment are the recommended bioactive agents to induce optimum chondrogenesis of MSCs, while TGF-β1, TGF-β3, SOX-9, BMP-2, and BMP-7 genes are the best candidate for gene delivery to MSCs. Electromagnetic field and the combination of shear forces/dynamic compression are the best maturation-promoting physical stimulants.
PMID: 24452855