وضعیت فعلی و دیدگاه های آینده مدل سازی متابولیک در مقیاس ژنوم برای بهینه سازی استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی در پزشکی بازساختی

تاریخ انتشار: شنبه 13 اردیبهشت 1399 | امتیاز: Article Rating

سلول های بنیادی مزانشیمی، منبع امیدوار کننده ای برای جایگزین های بافتی رشد یافته در شرایط خارج از بدن و یک درمان تعدیل کننده ایمنی مختص بیماران است. این امید هنوز به دلیل مشکلات مقیاس بندی تولید و لزوم حفظ فنوتیپ صحیح پس از کاشت مجدد ، تا حدودی تحقق نیافته است. یک بعد رشد خارجی که ممکن است برای بهینه سازی رشد و تمایز سلولی قابل دستکاری باشد، متابولیسم است. متابولیسم سلول های بنیادی مزانشیمی در طول تمایز و در پاسخ به تمایز و تغییرات تعدیل کننده ایمنی تغییر می کند. متابولیسم سلول های بنیادی مزانشیمی ممکن است با تفاوت عملکردی مرتبط باشد اما این که این امر چگونه رخ می دهد و روی عملکرد سلول های بنیادی مزانشیمی اثر می گذارد مشخص نیست. با این حال، درک ارتباط بین متابولیسم سلول های بنیادی مزانشیمی و عملکرد سلولی  از این جهت مهم است که در دسترس بودن متابولیت ها و شرایط محیطی در بدن روی موفقیت پیوند اثر گذار است. مدل سازی متابولیک مبتنی بر محدودیت در مقیاس ژنومی، می تواند به عنوان ابزاری برای پر کردن خلاء اطلاعاتی در متابولیسم سلول های بنیادی مزانشیمی عمل کند و به عنوان چارچوبی برای یکپارچه کردن و درک انواع داده های مختلف(مانند ژنومیکس، ترانسکریپتومیکس و متابولومیکس) عمل می کند. این رویکردها مدت زمان زیادی است که برای بهینه سازی رشد و بهره وری سیستم های تولید باکتریایی استفاده می شوند و به طور فزاینده ای برای ارائه دیدگاه هایی در مورد تحقیق روی سلامت انسانی استفاده شده اند. تولید بافت برای ایمپلنت کردن با استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی نیازمند تولید بهینه سازی شده توده سلولی و درک بیمار و وضعیت متابولیکی مختص فنوتیپ است. این مطالعه اطلاعات موجود در مورد متابولیسم سلول های بنیادی مزانشیمی  و این که چگونه می توان آن را با استفاده از مدل سازی متابولیک مبتنی بر محدودیت های مقیاس ژنومی برای کاربرد در شرایط فعلی و آینده بهینه سازی کرد، مد نظر قرار می دهد.

Front Bioeng Biotechnol. 2020 Mar 31;8:239. doi: 10.3389/fbioe.2020.00239. eCollection 2020.

Current Status and Future Prospects of Genome-Scale Metabolic Modeling to Optimize the Use of Mesenchymal Stem Cells in Regenerative Medicine.

Sigmarsdóttir Þ1,2McGarrity S2,3Rolfsson Ó3Yurkovich JT4Sigurjónsson ÓE1,2.

Abstract

Mesenchymal stem cells are a promising source for externally grown tissue replacements and patient-specific immunomodulatory treatments. This promise has not yet been fulfilled in part due to production scaling issues and the need to maintain the correct phenotype after re-implantation. One aspect of extracorporeal growth that may be manipulated to optimize cell growth and differentiation is metabolism. The metabolism of MSCs changes during and in response to differentiation and immunomodulatory changes. MSC metabolism may be linked to functional differences but how this occurs and influences MSC function remains unclear. Understanding how MSC metabolism relates to cell function is however important as metabolite availability and environmental circumstances in the body may affect the success of implantation. Genome-scale constraint based metabolic modeling can be used as a tool to fill gaps in knowledge of MSC metabolism, acting as a framework to integrate and understand various data types (e.g., genomic, transcriptomic and metabolomic). These approaches have long been used to optimize the growth and productivity of bacterial production systems and are being increasingly used to provide insights into human health research. Production of tissue for implantation using MSCs requires both optimized production of cell mass and the understanding of the patient and phenotype specific metabolic situation. This review considers the current knowledge of MSC metabolism and how it may be optimized along with the current and future uses of genome scale constraint based metabolic modeling to further this aim.

Copyright © 2020 Sigmarsdóttir, McGarrity, Rolfsson, Yurkovich and Sigurjónsson.

PMID: 32296688
ثبت امتیاز
نظرات
در حال حاضر هیچ نظری ثبت نشده است. شما می توانید اولین نفری باشید که نظر می دهید.
ارسال نظر جدید

تصویر امنیتی
کد امنیتی را وارد نمایید:

آرشیو سالانه
آرشیو سالانه
نظرات خوانندگان
نظرات خوانندگان