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細胞送達のための生体材料インプラント：臨床的、術中の超音波エラストグラフィにより、脊髄損傷におけるハイドロゲル合成のための「目標」剛性が提供される
Stiffness-matched biomaterial implants for cell delivery: clinical, intraoperative ultrasound elastography provides a 'target' stiffness for hydrogel synthesis in spinal cord injury.
PMID: 32670538 PMCID: PMC7336822. DOI: 10.1177/2041731420934806.
抄録
安全なハイドロゲル送達のためには、異所性の損傷を回避し、炎症反応を軽減するために、宿主組織との剛性マッチングが必要である。ハイドロゲルでカプセル化された細胞送達は、脊髄損傷治療への有望なコンビナトリアルアプローチであるが、臨床的な脊髄損傷の硬さ測定が行われていないことが、臨床での使用の障壁となっている。我々は、超音波エラストグラフィ（非侵襲的で臨床的に確立されたツール）を用いて、自然脊髄損傷を有するイヌの術中の脊髄硬直を測定できることを実証した。最近の実験報告と同様に、我々のデータでは、損傷を受けた脊髄は損傷を受けていない脊髄よりも硬さが低いことが示されている。臨床的に関連する移植集団（嗅覚合皮細胞）をカプセル化したハイドロゲルの硬さは、超音波エラストグラフィでも測定できることを示し、イヌの脊髄損傷に匹敵する硬さのハイドロゲルを合成することが可能であることを示した。したがって、我々は、「実際の」脊髄損傷の値とヒドロゲル-嗅覚合奏細胞インプラントの剛性を一致させる新しいアプローチの原理を実証した。
Safe hydrogel delivery requires stiffness-matching with host tissues to avoid iatrogenic damage and reduce inflammatory reactions. Hydrogel-encapsulated cell delivery is a promising combinatorial approach to spinal cord injury therapy, but a lack of clinical spinal cord injury stiffness measurements is a barrier to their use in clinics. We demonstrate that ultrasound elastography - a non-invasive, clinically established tool - can be used to measure spinal cord stiffness intraoperatively in canines with spontaneous spinal cord injury. In line with recent experimental reports, our data show that injured spinal cord has lower stiffness than uninjured cord. We show that the stiffness of hydrogels encapsulating a clinically relevant transplant population (olfactory ensheathing cells) can also be measured by ultrasound elastography, enabling synthesis of hydrogels with comparable stiffness to canine spinal cord injury. We therefore demonstrate proof-of-principle of a novel approach to stiffness-matching hydrogel-olfactory ensheathing cell implants to 'real-life' spinal cord injury values; an approach applicable to multiple biomaterial implants for regenerative therapies.
© The Author(s) 2020.