Poboljšanje popravka hrskavice putem stanične terapije

Istraživači su razvili novu metodu za praćenje protoka željeza, kretanja i brzine kojom stanice unose, pohranjuju, koriste i otpuštaju željezo u matičnim stanicama poznatim kao mezenhimalne stromalne stanice (MSC). Sustav može pružiti uvid u roku od minute o sposobnosti stanice da uzgaja hrskavično tkivo za popravak hrskavice.

Ovaj proboj nudi obećavajući put prema dosljednijoj i učinkovitijoj proizvodnji visokokvalitetnih mezenhimskih matičnih stanica (MSC) za regenerativne terapije za liječenje bolesti zglobova poput osteoartritisa, kroničnih degenerativnih stanja zglobova i ozljeda hrskavice.

Rad su vodili istraživači iz skupine Kritička analitika za proizvodnju personalizirane medicine (CAMP) unutar Singapursko-MIT saveza za istraživanje i tehnologiju (SMART), a podržala ga je istraživačka skupina SMART za antimikrobnu rezistenciju  (AMR) u suradnji s MIT-om i Nacionalnim sveučilištem u Singapuru (NUS).

Rad koji opisuje rad pod nazivom „Mjerenje staničnog fluksa željeza mikromagnetskom rezonantnom relaksometrijom kao kritični atribut kvalitete mezenhimalnih stromalnih stanica “ objavljen je u časopisu Stem Cells Translational Medicine.

Regenerativne terapije imaju značajno obećanje za pacijente s potencijalom za popravak oštećenog tkiva, a ne samo za upravljanje simptomima. Međutim, jedan od najvećih izazova u pružanju ovih terapija pacijentima leži u nepredvidivoj kvaliteti hondrogenog potencijala MSC-a, sposobnosti stanice da razvija i formira hrskavično tkivo, tijekom in vitro procesa proizvodnje.

Novi razvoj predstavlja brzu, nerazornu metodu praćenja protoka željeza u MSC-ima mjerenjem promjena željeza u istrošenom mediju - preostalih komponenti u mediju za kulturu nakon rasta stanica. Korištenjem jeftinog stolnog uređaja za mikromagnetsku rezonanciju (µMRR), pristup omogućuje praćenje promjena željeza u stanicama u stvarnom vremenu bez oštećenja stanica. Jeftin µMRR uređaj može se lako integrirati u postojeće laboratorije i proizvodne tijekove rada, omogućujući rutinsko praćenje kvalitete u stvarnom vremenu bez značajnih infrastrukturnih ili troškovnih prepreka.

Homeostaza željeza ključni je proces koji održava normalne razine željeza za funkciju stanica, održavajući ravnotežu između osiguravanja dovoljne količine željeza za esencijalne procese i sprječavanja toksičnog nakupljanja.

Studija je otkrila da je homeostaza željeza u velikoj korelaciji s hondrogenim potencijalom MSC-a, gdje značajno preuzimanje i nakupljanje željeza smanjuje sposobnost stanice da stvara hrskavicu. Istraživači su također otkrili da nadopunjavanje procesa rasta stanica askorbinskom kiselinom (AA) pomaže u regulaciji homeostaze željeza ograničavanjem protoka željeza, čime se poboljšava hondrogeni potencijal MSC-a.

Pomoću ove nove metode, istrošeni mediji se prikupljaju kao uzorci i tretiraju s AA. µMRR uređaj se zatim koristi za praćenje i pružanje uvida u stvarnom vremenu o malim promjenama koncentracije željeza unutar istrošenog medija. Ove promjene koncentracije željeza odražavaju kako MSC-ovi apsorbiraju i otpuštaju željezo te mogu pružiti rani pokazatelj hoće li serija vjerojatno uspjeti u formiranju dobre hrskavice.

Ovi nalazi omogućuju ne samo praćenje kvalitete MSC-a za popravak hrskavice u stvarnom vremenu, već i procjenu kada i u kojoj mjeri intervencije poput suplementacije AA mogu biti korisne, podržavajući učinkovitu proizvodnju učinkovitijih i dosljednijih terapija temeljenih na MSC-ima.

Ova metoda predstavlja obećavajući korak prema poboljšanju konzistentnosti proizvodnje i funkcionalne karakterizacije staničnih proizvoda na bazi MSC-a. Osim unaprjeđenja proizvodnje stanične terapije, doprinosi znanstvenoj industriji koja proučava biologiju željeza pružajući mjerenja protoka željeza u stvarnom vremenu koja prije nisu bila dostupna.

Istraživanje također unapređuje kliničku primjenu visokokvalitetnih staničnih terapija za regeneraciju hrskavice, približavajući ih pacijentima s degenerativnim stanjima zglobova i ozljedama hrskavice.

Nadovezujući se na ove nalaze, istraživači planiraju provesti buduća predklinička i klinička istraživanja kako bi proširili ovaj pristup izvan kontrole kvalitete u proizvodnji, s ciljem uspostavljanja µMRR-a kao validirane metode za kliničku primjenu terapija temeljenih na MSC-ima kod pacijenata za popravak hrskavice.