요약

기존 2D MSC 배양에 비해 MSC 회전타원체의 이점을 살펴보세요. 기존 2D MSC에 비해 MSC 회전 타원체에 대한 전임상 연구가 적습니다. 2D 방법은 MSC 기능을 손상시키는 경우가 많지만 3D 회전타원체 배양은 품질을 유지하여 치료 결과를 향상시킵니다. 3D 회전 타원체 형성은 생체 내 MSC 틈새를 모방하여 생존 가능성을 보장하고 영향을 받은 조직으로의 원점 복귀를 촉진합니다. 따라서 MSC 회전 타원체는 기본 틈새 시장에서 MSC 생물학에 대한 통찰력을 제공하고 생체 외 확장 후 치료 결과를 향상시킵니다.

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세포 치료는 살아있는 세포를 활용하여 질병을 치료하고 조직 기능을 회복시키는 선구적인 접근 방식을 나타냅니다. 이 혁신적인 방법은 세포의 재생 잠재력을 활용하여 암, 자가면역 질환부터 퇴행성 질환에 이르는 다양한 질병을 해결합니다. 치료용 세포는 환자 자신의 신체, 기증자 또는 줄기 세포 은행을 포함한 다양한 출처에서 공급될 수 있습니다. 이들 세포는 종종 환자에게 투여되기 전에 실험실 환경에서 조작, 확장, 때로는 유전자 변형을 거치게 됩니다. 세포치료는 기존 치료법이 실패할 수 있는 새로운 치료 방법을 제시함으로써 맞춤형 의학 시대를 예고합니다.

기존에는 단분산 세포를 체내에 직접 투여했다. 를 통해 의도한 표적에 따라 정맥(IV) 주사, 근육 내(IM) 주사, 관절 내 주사 또는 기타 경로를 사용합니다. 이 세포는 혈류를 통과하여 특정 조직이나 기관에 도달하여 치료 효과를 발휘합니다. 그러나 단분산 세포의 효능은 때때로 조직 구조 및 조직을 밀접하게 모방하는 세포의 3차원(XNUMXD) 집합체인 회전타원체에 의해 가려질 수 있습니다. 

MSC 회전 타원체의 치료 잠재력 향상

특히 MSC 회전타원체는 다각적인 장점으로 인해 세포 치료에 상당한 관심을 불러일으켰습니다. 이는 측분비 신호 전달을 강화하고, 세포 생존 및 기능을 개선하고, 복잡한 세포외 기질(ECM)을 생성하고, 보다 광범위한 치료 효과를 발휘하고, 유지 및 생착을 촉진하는 데 탁월합니다. 이러한 특성은 MSC 회전 타원체를 재생 의학 및 조직 공학 분야의 유망한 후보로 자리매김하여 임상 문제를 해결하고 환자 치료를 발전시키는 혁신적인 접근 방식을 제공합니다.

• 향상된 줄기성 및 분화 잠재력

MSC 회전 타원체는 다능성 마커 유전자(Sox-2, Oct-4 및 Nanog)의 상당한 상향 조절을 유도하고 클론 발생성을 증가시켰습니다. 또한 다계통 세포로의 분화 가능성도 향상되었습니다.

• 향상된 생존

MSC 회전 타원체는 더 높은 수준의 저산소증 유발 인자 1과 망간 슈퍼옥사이드 디스뮤타제를 발현하므로 저산소증에 대한 내성이 더 좋습니다. MSC 기간은 또한 항아폽토시스 분자 Bcl-2를 상향 조절하고 아폽토시스 촉진 분자 BAX를 하향 조절하여 회전타원체 세포에서 생존 분자 프로파일을 확인합니다.

• 항염증 및 혈관신생 인자의 분비 개선

MSC의 회전타원체 배양은 안지오제닌(ANG), 섬유아세포 성장 인자 2(FGF-2), 안지오포이에틴 2(ANGPT-2), VEGF 및 간세포 성장 인자(HGF)와 같은 혈관 신생 성장 인자 및 사이토카인의 분비를 증가시킵니다. 단층 배양과 비교하여 형질전환 성장 인자-β1(TGF-β1) 및 인터루킨-6(IL-6)과 같은 항염증 사이토카인을 비교했습니다.

MSC 회전타원체의 기능적 개선 메커니즘은 무엇입니까?

MSC 회전타원체는 전통적인 단층 배양에 비해 치료 잠재력을 향상시켜 기능적 개선을 이끄는 기본 메커니즘에 대한 탐구를 촉진합니다. 회전 타원체 내 MSC의 속성을 재구성하는 데 중추적인 역할을 할 수 있는 몇 가지 요소는 다음과 같습니다. 

• 변경된 세포 조직:

MSC가 회전 타원체로 응집되면 세포-기질 및 세포-세포 상호 작용을 포함한 세포 조직이 근본적으로 변경됩니다. 이러한 구조 조정은 세포 형태, 세포골격 조직 및 분극화에 영향을 미치며 잠재적으로 세포 행동과 기능에 영향을 미칩니다.

• 기판 강성 및 탄력성:

기질의 기계적 특성은 MSC의 측분비 특성에 큰 영향을 미칩니다. 회전 타원체 형성 중에 강성과 탄력성의 변화가 발생하며, 이는 세포 행동과 면역 조절 효과를 조절하는 생리 활성 인자의 분비를 조절할 수 있습니다.

• 강화된 세포-세포 접촉:

회전 타원체 내에서 세포 간 접촉이 증가하면 카드헤린(E-cadherin, N-cadherin, cadherin-11) 및 갭 접합 단백질(Connexin-43)과 같은 세포 접착 분자의 발현이 상향 조절됩니다. 이러한 상호 작용은 MSC의 계통 특이성을 정의할 뿐만 아니라 회전타원체 미세 환경 내에서 세포 간 통신 및 신호 전달을 촉진합니다.

• 저산소 미세환경: 

MSC 회전 타원체의 핵심은 가벼운 저산소증을 경험하며 이는 생존 및 혈관 신생 요인의 상향 조절을 위한 강력한 자극 역할을 합니다. 회전 타원체 내의 저산소 틈새는 적응 반응을 시작하여 세포 생존, 증식, 혈관 신생 및 조직 재생에 중요한 혈관 신생 인자의 발현을 촉진합니다. 

• 강화된 세포외 기질(ECM) 분비: 

MSC 회전 타원체는 세포외 기질(ECM) 성분의 분비가 향상되어 성장 인자와 사이토카인이 풍부한 유리한 미세 환경을 조성합니다. ECM 단백질의 이러한 국소적 침착은 자가분비 신호 전달을 지원하고 조직 복구 및 재생에 중요한 세포 과정에 대한 구조적 지원을 제공합니다. 

• 자가포식 조절: 

MSC 회전 타원체 내의 증가된 자가포식 활동은 환경적 스트레스로부터 세포를 보호하고 생존율 향상 및 조기 노화 예방에 기여할 수 있습니다. Autophagy는 세포 품질 관리 메커니즘으로 작용하여 세포 항상성과 기능을 유지합니다. 

생체 외 MSC 회전타원체 생산 기술

MSC 회전타원체를 실험실 규모 생산에서 대규모 제조로 전환하는 것은 임상 적용을 위한 치료 잠재력을 활용하는 데 있어 중추적인 단계를 나타냅니다. 그러나 벤치에서 병상으로의 전환에는 일관되고 임상적으로 관련된 회전 타원체 집단을 생성할 수 있는 강력하고 확장 가능한 생산 방법의 개발이 필요합니다. 이러한 맥락에서 MSC 회전 타원체의 대규모 생산 공정을 최적화하는 것은 세포 소싱, 배양 조건, 확장성 및 규정 준수와 같은 고려 사항을 포함하는 다면적인 과제를 제시합니다.

다양한 회전타원체 생성 기술이 이미 확립되었습니다. 이 중 가장 널리 보급된 방법으로는 매달기 방식, 저접착성 기판 적용, 멤브레인 기반 응집 방식, 강제 응집 방식 등이 있습니다. 

교수형 드롭 기술:

매달린 드롭 기술은 회전타원체를 생성하는 가장 널리 사용되는 방법 중 하나로, 제어된 세포 집단과 회전타원체 크기를 생성하는 간단한 수단을 제공합니다. 그러나 대규모 회전 타원체 생산에 대한 생존 가능성은 표준 배양 접시의 제한된 공간과 확립 및 수확과 관련된 노동 집약적 프로세스로 인해 방해를 받습니다. 이러한 한계를 해결하기 위해, 세포HD-256 3D 세포 회전 타원체의 균일한 생산을 촉진하는 혁신적인 칩 기반 기술로 등장합니다. 단순성과 비용 효율성을 핵심으로 하는 CellHD-256은 최대 256개의 회전타원체를 효율적으로 생성할 수 있는 기능을 자랑합니다.

저부착 표면: 

낮은 부착 표면은 회전타원체 형성을 위한 또 다른 접근 가능한 접근 방식을 제공하지만, 종종 생성된 회전타원체 간의 크기와 형태에 상당한 변화가 발생합니다. 이러한 도전에 맞서기 위해, 구형 플레이트 5D 높은 균일성과 재현성을 특징으로 하는 완전 원형 회전 타원체 육성을 목표로 하는 혁신적인 디자인으로 현장에 등장합니다. 특허 기술을 활용하는 SphericalPlate 5D는 플레이트당 최대 9000개의 표준화된 회전 타원체를 생성할 수 있어 임상 및 진단 응용 분야로 원활하게 전환할 수 있는 기반을 마련합니다.

MSC 회전 타원체의 생체 내 치료 효과

상처 치유, 전염증성 질환, 뼈 및 골연골 결함, 무릎 윤활막염, 심혈관 질환, 간 재생, 신장 손상, 신경성 통증 및 허혈 모델을 포함하여 MSC 회전 타원체의 생체 내 치료 효과를 조사하기 위해 다양한 전임상 연구 모델이 사용됩니다.

연구에 따르면 생체 내에서 MSC 회전 타원체를 적용하면 치료 효과가 향상되는 것으로 일관되게 입증되었습니다. 예를 들어, Deng et al. 에서 전시 연구 인간 태반 유래 MSC의 3D 회전타원체는 척수 손상(SCI)을 약화시켰습니다. 이식된 MSC는 실험 전반에 걸쳐 생존하여 유리한 분비 특성을 유지하고 병변 충치를 감소시키고 염증 및 성상 교세포증을 억제하며 혈관 신생을 촉진함으로써 상당한 신경 보호 효과를 발휘했습니다. 이러한 발견은 MSC 회전 타원체가 SCI 치료에 엄청난 잠재력을 가지고 있음을 시사합니다.

최근에 조사 Lee 등은 오른쪽 좌골 신경의 만성 수축 손상을 통해 신경병성 통증 쥐 모델을 확립했습니다. 그들의 연구는 회전 타원체의 이식이 만성 통증을 더 효과적으로 완화하고 단층 배양 세포에 비해 생체 내 생존 기간을 연장시키는 것으로 나타났습니다. 또한, MSC 회전타원체는 만성 염증 반응과 관련된 전염증성 사이토카인 및 유전자를 조절하여 통증 완화 및 운동 기능 개선을 향상시킬 수 있는 잠재력을 나타냅니다. 이러한 발견은 유도된 신경병증성 통증 손상에 대한 MSC 기반 세포 치료법을 촉진하는 데 회전 타원체의 유망한 역할을 강조합니다.

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참조 :

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