مدل آزمایشگاهی زیست تقلید سه بعدی بیوفیلم، استئومیلیت را برای بررسی خون سازی طی عفونت های مغز استخوان شروع می کند

تاریخ انتشار: جمعه 21 اردیبهشت 1397 | امتیاز: Article Rating

در این کار، ما نیازمندها برای مدل سازی استئومیلیت انسانی که بر محدودیت های موجود در زمینه مدل های جانوری غلبه کند را مشخص می کنیم. استئومیلیت ها یک عفونت سخت و صعب العلاج استخوان هستند که خیلی سریع پیشرفت می کنند و این امر مطالعه آن را در انسان بسیار مشکل می سازد. ما مدل آزمایشگاهی سه بعدی مغز استخوان را ایجاد کرده ایم که از  مواد با تخلخل ماکرو، سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز انسانی(HSPCs) و سلول های استرومایی مزانشیمی(MSCs) تشکیل شده است. گنجاندن بیوفیلم های رشد یافته روی ایمپلنت به درون سیستم های مدل به ما اجازه مطالعه اثر باکتری های القا کننده استئومیلیت روی مغز استخوان، بعد از عمل را می دهد. باکتری ها، تمایز میلوئیدی سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز انسانی و هم چنین بیان سیتوکین سلول های بنیادی مزانشیمی و توانایی سلول های بنیادی مزانشیمی برای حمایت از حفظ سلول های بنیادی و پیش ساز خون ساز انسانی را تحت تاثیر قرار می دهد. در مجموع، ما مدل آزمایشگاهی سه بعدی را ارائه می کنیم که همه نیازها برای بررسی اثر استئومیلیت را مرتفع می سازد.

اهمیت موضوع:

 استئومیلیت مربوط به ایمپلنت یک عفونت باکتری دائمی استخوان است که در بسیاری از بیمارانی که ایمپلنت دریافت می کنند، رخ می دهد و می تواند منجر به اختلالات عملکردی و حتی از دست رفتن نهایی عملکرد شود. با این اوصاف، جالب است که در مورد برهمکنش سه جانبه بین مواد ایمپلنت، بیوفیلم باکتریایی و بافت استخوانی تحت تاثیر قرار گرفته، اطلاعات اندکی وجود دارد. پر کردن این خلا اطلاعاتی می تواند برای درک اساسی بیماری و ایجاد استراتژی های درمانی جدید حیاتی باشد. برای این هدف، ما اولین سیستم مبتنی بر زیست مواد را ایجاد کرده ایم که قادر به تقلید استئومیلیت مربوط به ایمپلنت در خارج از بدن است و بنابراین راه را برای مطالعه این بیماری های جنینی در آزمایشگاه باز می کند.

Acta Biomater. 2018 Apr 18. pii: S1742-7061(18)30227-7. doi: 10.1016/j.actbio.2018.04.024. [Epub ahead of print]

Biomimetic 3D in vitro model of biofilm triggered osteomyelitis for investigating hematopoiesis during bone marrow infections.

Raic A1, Riedel S1, Kemmling E1, Bieback K1, Overhage J1, Lee-Thedieck C2.

Abstract

In this work, we define the requirements for a human-based osteomyelitis model which overcomes the limitations of state of the art animal models. Osteomyelitis is a severe and difficult to treat infection of the bone that develops rapidly, making it difficult to study in humans. We have developed a 3D in vitro model of the bone marrow, comprising a macroporous material, human hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) and mesenchymal stromal cells (MSCs). Inclusion of biofilms grown on an implant into the model system allowed us to study the effects of postoperative osteomyelitis-inducing bacteria on the bone marrow. The bacteria influenced the myeloid differentiation of HSPCs as well as MSC cytokine expression and the MSC ability to support HSPC maintenance. In conclusion, we provide a new 3D in vitro model which meets all the requirements for investigating the impact of osteomyelitis.

STATEMENT OF SIGNIFICANCE:

Implant associated-osteomyelitis is a persistent bacterial infection of the bone which occurs in many implant patients and can result in functional impairments or even entire loss of the extremity. Nevertheless, surprisingly little is known on the triangle interaction between implant material, bacterial biofilm and affected bone tissue. Closing this gap of knowledge would be crucial for the fundamental understanding of the disease and the development of novel treatment strategies. For this purpose, we developed the first biomaterial-based system that is able to mimic implant-associated osteomyelitis outside of the body, thus, opening the avenue to study this fatal disease in the laboratory.

PMID: 29679779
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