The synergistic combination of biom

The synergistic combination of biomaterials and cell therapy is of great interest. Indeed, the potential of mesenchymal stem cells in the regeneration of bone has been highlighted since the 1980s39. Bone tissue engineering using biomaterials and cells ranging from primary adult osteoblasts (bone cells) to bone marrow mesenchymal stem cells has found a number of successes in animal models. However, the majority of studies are in rodents and only a handful report orthoptic applications (i.e. in a bone defect) in larger animals40, 41, 42, 43 and 44. Despite a few clinical successes, translation to human use has suffered from the poor predictive capacity for clinical outcome of the ectopic model in rodents43, 45, 46, 47, 48 and 49. This is understandable given the much smaller size of defects in rodents, higher bone remodeling rates, and lack of vascular supply in larger human defects, which is likely to result in significant cell death immediately after implantation of a cell-seeded biomaterial. It is worth considering that in vivo cells in metabolically active tissue are within 100 μm of a high oxygen source.

Vascularization of clinically relevant sized tissue engineering constructs remains both a limit in the transfer of tissue engineering from in vitro to in vivo and in transfer from animal to human systems. Introducing well-controlled, highly interconnected porosity into material scaffolds can aid subsequent permeability and the diffusion of oxygen and nutrients, as well as the creation of a three-dimensional vascular network. Other strategies for ‘prevascularization’ in vitro are emerging. For example, three-dimensional multiculture systems comprising progenitor cells, differentiated mature cells, and endothelial cells (cells that line blood vessels) can generate organized endothelial vessel networks throughout engineered tissue constructs, as recently demonstrated for engineered muscle implants 50. Exogenous administration of potent angiogenic factors such as vascular endothelial growth factor (VEGF) can also stimulate vessel growth. However, application of such potent biologicals and indeed other growth factors involved in osteogenesis, such as bone morphogenetic proteins (e.g. BMP2 and BMP7, which are now in clinical use) 2, 51, 52 and 53, is not without drawbacks. Exogenous administration of BMPs is costly and runs the risk of causing heterotopic ossification (i.e. formation of bone outside the skeleton). Various growth factor delivery strategies may help overcome currently suboptimal release kinetics and the need for unphysiologically high concentrations of growth factors and their problematic short half-life (Fig. 3). Gene therapy approaches offer the possibility of local sustained gene expression from genetically modified cells, but the delivery vectors still need optimization 54 and 55. It is worth noting that both of these approaches fail to recapitulate the complex temporal sequence and combination of growth factors involved in safe and stable bone formation in vivo.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ชุดทำงานร่วมกันของผู้และเซลล์บำบัดที่น่าสนใจ จริง ศักยภาพของ mesenchymal สเต็มเซลล์ในการฟื้นฟูของกระดูกได้รับการเน้นตั้งแต่การ 1980s39 วิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกโดยใช้เซลล์ตั้งแต่หลักผู้ใหญ่ osteoblasts (เซลล์กระดูก) กระดูก mesenchymal สเต็มเซลล์และผู้ได้พบว่าจำนวนของความสำเร็จในรูปของสัตว์ อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่ของการศึกษาไว้ให้หนูและเพียงไม่กี่โปรแกรมประยุกต์ orthoptic รายงาน (เช่นในกระดูกข้อบกพร่อง) ในขนาดใหญ่ animals40, 41, 42, 43 และ 44 แม้ มีความสำเร็จทางคลินิกกี่ แปลใช้มนุษย์ได้รับความเดือดร้อนจากกำลังการผลิตที่คาดการณ์ต่ำสำหรับผลทางคลินิกของแบบจำลองการตั้งครรภ์นอกมดลูกใน rodents43, 45, 46, 47, 48 และ 49 นี้เป็นที่เข้าใจได้มากขนาดเล็กของข้อบกพร่องในหนู อัตราการเปลี่ยนแปลงของกระดูกสูง และการขาดของอุปทานของหลอดเลือดในขนาดใหญ่มนุษย์บกพร่อง ซึ่งเป็นสำคัญเซลล์ตายทันทีหลังจากฝังของวัสดุการเตรียมเซลล์ จึงควรพิจารณาว่า เซลล์ในร่างกายในเนื้อเยื่อ metabolically ใช้งานอยู่ภายใน 100 ไมครอนของออกซิเจนสูงแหล่งเชื่อของเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องทางการแพทย์ขนาดวิศวกรรมโครงสร้างยังคง ทั้งข้อจำกัด ในการโอนย้ายงานวิศวกรรมเนื้อเยื่อในหลอดทดลองจากไปในร่างกาย และระหว่างสัตว์ไประบบมนุษย์ แนะนำความพรุนที่มีการควบคุม การเชื่อมต่อสูงเป็นวัสดุโครงสามารถช่วยการซึมผ่านและการแพร่ของออกซิเจน และสารอาหาร รวมทั้งการสร้างเครือข่ายหลอดเลือด 3 มิติ กลยุทธ์อื่น ๆ สำหรับ 'prevascularization' ในหลอดทดลองเกิดขึ้นใหม่ สำหรับตัวอย่าง ระบบ multiculture สามมิติที่ประกอบด้วยเซลล์ทอด ผู้ใหญ่เซลล์ที่แตกต่าง และสามารถสร้างเซลล์บุผนังหลอดเลือด (เซลล์ที่หลอดเลือด) จัดเครือข่ายเรือบุผนังหลอดเลือดทั่วโครงสร้างวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ แสดงให้เห็นสำหรับวิศวกรรมกล้ามเนื้อเทียม 50 ภายนอกการจัดการทดลองศักยภาพปัจจัยเช่นปัจจัยการเจริญเติบโตที่บุผนังหลอดเลือดของหลอดเลือด (VEGF) ยังสามารถกระตุ้นการเติบโตเรือ อย่างไรก็ตาม โปรแกรมของ biologicals ดังกล่าวมีศักยภาพ และปัจจัยอื่น ๆ เจริญเติบโตที่เกี่ยวข้องใน osteogenesis เช่นกระดูกโปรตีน morphogenetic (เช่น BMP2 และ BMP7 ซึ่งขณะนี้ทางคลินิกใช้) 2, 51, 52 และ 53 ก็ไม่ได้เสีย BMPs ภายนอกบริหารเป็นค่าใช้จ่าย และความเสี่ยงของการเกิดกระดูก heterotopic (เช่นก่อตัวของกระดูกโครงกระดูกภายนอก) การทำงาน กลยุทธ์จัดส่งปัจจัยการเจริญเติบโตต่าง ๆ อาจช่วยให้เอาชนะจลนพลศาสตร์ปล่อยสภาพปัจจุบันและความต้องการความเข้มข้นสูง unphysiologically ปัจจัยการเจริญเติบโตและครึ่งชีวิตสั้นของพวกเขามีปัญหา (3 รูป) วิธีการรักษาด้วยยีนมีโอกาสแสดงออกของท้องถิ่นอย่างยั่งยืนยีนจากเซลล์พันธุ แต่เวกเตอร์ส่งยังต้องการเพิ่มประสิทธิภาพที่ 54 และ 55 มันเป็นที่น่าสังเกตว่า ทั้งสองวิธีการเหล่านี้ไม่สามารถ recapitulate ลำดับกาลเวลาที่ซับซ้อนและรวมกันของปัจจัยการเจริญเติบโตเกี่ยวข้องกับการก่อตัวความปลอดภัย และมั่นคงกระดูกในร่างกาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การผสมผสานกันอย่างลงตัวของวัสดุการแพทย์และการรักษาด้วยเซลล์เป็นที่น่าสนใจมาก อันที่จริงมีศักยภาพของเซลล์ต้นกำเนิด mesenchymal ในการงอกของกระดูกได้รับการเน้นตั้งแต่ 1980s39 วิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูกโดยใช้วัสดุชีวภาพและเซลล์ตั้งแต่เซลล์สร้างกระดูกผู้ใหญ่หลัก (เซลล์กระดูก) เพื่อเซลล์ต้นกำเนิดจากไขกระดูก mesenchymal ได้พบจำนวนของความสำเร็จในรูปแบบสัตว์ อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่ของการศึกษาอยู่ในหนูและมีเพียงไม่กี่คนรายงานการใช้งาน orthoptic (เช่นในข้อบกพร่องของกระดูก) ใน animals40 ขนาดใหญ่, 41, 42, 43 และ 44 แม้จะมีความสำเร็จทางคลินิกไม่กี่แปลกับการใช้งานของมนุษย์ได้รับความเดือดร้อนจากคนยากจน ความจุการทำนายผลการรักษาของรูปแบบนอกมดลูกใน rodents43, 45, 46, 47, 48 และ 49 นี้เป็นที่เข้าใจให้มีขนาดเล็กลงมากจากข้อบกพร่องในหนูอัตราการเปลี่ยนแปลงของกระดูกที่สูงขึ้นและขาดการจัดหาหลอดเลือดในข้อบกพร่องของมนุษย์ที่มีขนาดใหญ่ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะส่งผลให้เกิดการตายของเซลล์อย่างมีนัยสำคัญได้ทันทีหลังจากการฝังของเซลล์ของวัสดุเมล็ด มันเป็นมูลค่าการพิจารณาว่าเซลล์ในร่างกายในเนื้อเยื่อของการใช้พลังงานที่มีอยู่ภายใน 100 ไมครอนของแหล่งกำเนิดออกซิเจนสูง. vascularization ของโครงสร้างวิศวกรรมเนื้อเยื่อขนาดที่เกี่ยวข้องทางคลินิกยังคงอยู่ทั้งข้อ จำกัด ในการถ่ายโอนวิศวกรรมเนื้อเยื่อจากในหลอดทดลองในสัตว์ทดลองและในการถ่ายโอนจาก สัตว์กับระบบของมนุษย์ แนะนำดีควบคุมความพรุนสูงที่เชื่อมต่อเข้าสู่โครงวัสดุที่สามารถช่วยในการซึมผ่านตามมาและการแพร่กระจายของออกซิเจนและสารอาหารเช่นเดียวกับการสร้างเครือข่ายของหลอดเลือดสามมิติ กลยุทธ์อื่น ๆ สำหรับ 'prevascularization' ในหลอดทดลองที่เกิดขึ้นใหม่ ยกตัวอย่างเช่นสามมิติระบบ multiculture ประกอบไปด้วยเซลล์ต้นกำเนิดเซลล์ผู้ใหญ่ที่แตกต่างและเซลล์บุผนังหลอดเลือด (เซลล์ที่เส้นหลอดเลือด) สามารถสร้างเครือข่ายการจัดระเบียบเรือ endothelial ตลอดทั้งโครงสร้างเนื้อเยื่อออกแบบที่แสดงให้เห็นเมื่อเร็ว ๆ นี้สำหรับการปลูกถ่ายกล้ามเนื้อวิศวกรรม 50. การบริหารงานของภายนอกที่มีศักยภาพ เส้นเลือดเช่นหลอดเลือด endothelial เติบโต (VEGF) นอกจากนี้ยังสามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตเรือ อย่างไรก็ตามการประยุกต์ใช้สารชีวภาพดังกล่าวมีศักยภาพและปัจจัยการเจริญเติบโตอื่น ๆ แน่นอนส่วนร่วมในการ osteogenesis เช่นโปรตีน morphogenetic กระดูก (เช่น BMP2 และ BMP7 ซึ่งขณะนี้ในการใช้งานทางคลินิก) 2, 51, 52 และ 53 ไม่ได้โดยไม่มีข้อบกพร่อง การบริหารงานภายนอกของ BMPs เป็นค่าใช้จ่ายและความเสี่ยงของการทำงานที่ก่อให้เกิดขบวนการสร้างกระดูก heterotopic (เช่นการก่อตัวของกระดูกนอกโครงกระดูก) กลยุทธ์การส่งมอบปัจจัยการเจริญเติบโตต่าง ๆ อาจช่วยให้เอาชนะจลนพลศาสตร์ปล่อยก่อให้เกิดผลลัพธ์ในปัจจุบันและความจำเป็นในความเข้มข้นสูง unphysiologically ของปัจจัยการเจริญเติบโตและมีปัญหาในระยะสั้นครึ่งชีวิตของพวกเขา (รูปที่. 3) วิธียีนบำบัดมีความเป็นไปได้ของการแสดงออกของยีนในท้องถิ่นอย่างยั่งยืนจากเซลล์ดัดแปลงพันธุกรรม แต่เวกเตอร์ส่งมอบยังคงต้องเพิ่มประสิทธิภาพ 54 และ 55 มันเป็นที่น่าสังเกตว่าทั้งสองวิธีการเหล่านี้ล้มเหลวที่จะย้ำลำดับชั่วคราวที่ซับซ้อนและการรวมกันของปัจจัยการเจริญเติบโตที่เกี่ยวข้องใน ปลอดภัยและมีเสถียรภาพการสร้างกระดูกในร่างกาย