Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Multimodal nanoparticles for structural and functional tracking of stem cell therapy on muscle regeneration

Article Category

Article available in the following languages:

Obrazowanie w czasie rzeczywistym przeszczepionych komórek pomaga poprawić skuteczność leczenia

Przeszczep komórek stanowi obiecujące podejście w zakresie leczenia różnych chorób. Dzięki projektowi nTRACK możliwe stało się nieinwazyjne śledzenie losu i funkcji wstrzykiwanych komórek.

Terapia komórkowa polega na autologicznym lub allogenicznym przeszczepieniu komórek macierzystych w celach regeneracyjnych lub komórek zróżnicowanych, takich jak komórki odpornościowe podawane w ramach immunoterapii. Niezależnie od rodzaju komórek i sposobu ich podawania postęp, jaki dokonał się na przestrzeni lat w dziedzinie terapii komórkowej, jest bez wątpienia ogromny. Problemem jest jednak brak możliwości monitorowania funkcji i losu przeszczepionych komórek, w związku z czym wyniki terapii komórkowej określa się na podstawie oceny wskaźników patofizjologicznych. Utrudnia to także optymalizację parametrów terapii komórkowej w celu poprawy wyników klinicznych.

Oznaczanie przeszczepionych komórek nanocząsteczkami złota

Zespół finansowanego przez UE projektu nTRACK zaproponował bardziej bezpośrednią metodę śledzenia przeszczepionych komórek w czasie rzeczywistym. Jego głównym celem było umożliwienie bezpiecznego, nieinwazyjnego i czułego monitorowania biodystrybucji i żywotności komórek. Koordynator projektu Marc Masa wyjaśnia: „Pomysł polegał na tym, aby oznakować przeszczepione komórki nanocząsteczkami, które umożliwiłyby długoterminowe śledzenie in vivo za pomocą obrazowania klinicznego”. Naukowcy opracowali dwa rodzaje nanocząsteczek: nanocząsteczki ze złota oraz nanocząsteczki ze złotą powłoką i żelaznym rdzeniem. Te pierwsze zostały w pełni scharakteryzowane pod względem toksyczności i losu wewnątrzkomórkowego, a przy zachowaniu dobrych praktyk produkcyjnych możliwe jest zwiększenie skali ich produkcji. Nanocząsteczki ze złotą powłoką i żelaznym rdzeniem przeszły natomiast badania na etapie przedklinicznym. Badanie mechanizmów wchłaniania i wydalania komórkowego wykazało, że nanocząsteczki nTRACK gromadzą się w endosomach i lizosomach. Badania in vivo wykazały, że komórki znakowane nanocząsteczkami można wykryć nawet po 24 dniach od wstrzyknięcia za pomocą tomografii komputerowej (TK). W badaniu mającym na celu weryfikację koncepcji komórki macierzyste znakowane nanocząsteczkami wykorzystano do monitorowania ich losów w czasie rzeczywistym w modelu zwierzęcym regeneracji mięśni.

Model predykcyjny do oceny skuteczności leczenia

Analiza migracji i biodystrybucji wstrzykniętych komórek macierzystych umożliwiła również przewidywanie regeneracji po urazie mięśnia do 14 dni po zastosowaniu terapii komórkami macierzystymi. Badacze włączyli cechy radiomiczne wyodrębnione z danych przedklinicznych TK do bazy danych, która posłużyła do trenowania regresyjnych algorytmów uczenia maszynowego. Wprowadzenie nanocząsteczek ze złota do badanej tkanki wyznacza nowe standardy w zakresie badania różnych parametrów protokołów obrazowania multimodalnego. Konsorcjum podjęło szeroko zakrojone badania mające na celu ocenę stężenia złota i jego wpływu zarówno w protokołach obrazowania, jak i dozymetrii. „Najpierw do standaryzacji metodologii wykorzystano modele obliczeniowe oparte na myszach i szczurach, co pozwoliło na potwierdzenie zgodności wyników symulacji z eksperymentami”, mówi Masa. „Następnie stworzono wokselizowany trójwymiarowy model owcy, aby rozszerzyć te symulacje obrazowania i dozymetrii na większe zwierzęta”. Aby przełożyć te protokoły na praktykę kliniczną, badacze wprowadzili modele antropometryczne, które umożliwiły im określenie niższych poziomów detekcji nanocząsteczek złota.

Trudności i perspektywy

Zespół nTRACK opracował niemającą sobie równych technologię obrazowania komórek macierzystych, która wymaga nowych ram regulacyjnych i wytycznych. Uzyskane informacje mogą stanowić punkt wyjścia dla przyszłych badań i dalszego rozwoju nanocząsteczek nTRACK. Konsorcjum będzie kontynuować prace nad ramami regulacyjnymi, których celem jest dokładniejsze zdefiniowanie tej technologii i udostępnienie jej wszystkim innym grupom badawczym zajmującym się tą dziedziną. Zgodnie z założeniami projektu nTRACK nowa technologia może być stosowana w każdym rodzaju terapii opartej na komórkach macierzystych lub innych komórkach, gdzie problemem jest obrazowanie i śledzenie komórek.

Słowa kluczowe

nTRACK, obrazowanie, przeszczepione komórki, komórki macierzyste, terapia komórkowa, nanocząsteczki ze złota, tomografia komputerowa, uczenie maszynowe

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania