脊椎間板変性における炎症的微環境を調節するBMSCs-EVsをバイオアクティブのシルクフィブロイン水素ゲルに組み込む

科学分野:

• バイオマテリアル科学
• 再生医療
• 免疫学

背景:

• 椎間板変性 (IVDD) は,痛みや移動性の問題を引き起こす年齢に関連する一般的な疾患です.
• 炎症とマクロファージの分極の異常はIVDDの主要な要因です.
• IVDDの現在の治療法は 根本的な病理の治療に限界があります

研究 の 目的:

• 骨髄メゼンキマ幹細胞 (BMSCs) から mRNA技術による細胞外小胞 (EVs) を搭載したシルクフィブロイン (SF) 水素を用いたIVDDの新しい治療システムを開発する.
• このSF/EVsシステムの有効性を研究し,マクロファージの偏分を調節し,IVDDをインビトロおよびインビボで軽減する.
• 治療効果を伴うEVの重要な機能的成分を特定する.

主な方法:

• BMSCの分離とエンジニアリングされたEVの生成
• 急性IVDDマウスモデルの作成
• SEM,FTIR,およびレオロギーを用いたSF/EV複合体の特徴化.
• マクロファージの極化 (M1/M2マーカー) のインビトロ評価
• SF/EVのインビオインプランテーションとディスク組織の組織学的分析.
• 高通量RNAシーケンシングで 機能的なEV貨物を特定する
• レンチウイルスによる遺伝子操作で S100Bの役割が確認された.

主要な成果:

• SF/EV複合体は,EVの供給と持続的な放出に適した構造特性を示した.
• In vitroでは,SF/ EVsはM1マクロファージの分極化を阻害し,M2分極化を促進した.
• 体内では,SF/ EVsの埋め込みにより,ディスク組織学が改善され,炎症性マクロファージの浸透が減少しました.
• S100Bは,EVの重要な機能的な貨物として特定され,M1の偏振を抑制し,IVDDを緩和しました.
• EVから派生したS100Bは,M1の偏極化を抑制し,IVDDの進行を抑える上で極めて重要であることが確認された.

結論:

• 糸繊維ヒドロゲルは,BMSCs- EVsの効果的なキャリアとして機能し,持続的な放出と強化された抗炎症効果を可能にします.
• 開発されたSF/EVsの治療システムは,マクロファージの偏分を効果的に調節し,M1の炎症性からM2の抗炎症性フェノタイプにシフトします.
• EVから派生したS100Bは治療メカニズムにおいて重要な役割を果たし,IVDD治療の有望な標的である.
• このS100Bで強化されたBMSCs-EVs/SFヒドロゲルシステムは,炎症性マイクロ環境を再構成し,再生を促進することによって,椎間板変性症の治療のための新しい有望な戦略を提示しています.