Silicium nanochip kan traumatisch spierverlies behandelen

TNT_MyoD transfecteert diep in de dermis en veroorzaakt myogene herprogrammering. a Afbeelding van TNT_2.0 apparaat. b SEM-afbeeldingen van TNT-apparaat met naaldarrayprojecties. Schaal, 400 µm. c Schematisch diagram met TNT-setup voor skin. d Distributie van FAM-gelabelde plasmiden onmiddellijk na TNT met behulp van verschillende spanningen op de dorsale huid van de muis. Schaalbalk = 40 µm. e Visualisatie van eGFP-signaal 24 uur na TNT met het eGFP-MyoD-plasmide, dat expressie van eGFP in epidermis en dermis toont. Er werd geen eGFP-fluorescentie gedetecteerd in huid die was getransfecteerd met nepplasmiden. De witte stippellijn geeft de dermale-epidermale overgang aan. Schaal, 50 µm. f MyoD expressie in de huid 24 uur en dag 10 na TNT (n= 7,6). g Immunofluorescentiekleuring van MF20 (myosine zware keten) op 10 dagen na TNT in de dermis. De witte stippellijn geeft de dermale-epidermale overgang aan. De secties werden mede gekleurd met DAPI. Schaalbalk = 20 µm, 5 µm (h) transcriptovervloed van myogene genen vergeleken met nep-getransfecteerde huid (n = 9). Alle gegevens worden uitgedrukt als gemiddelde ± SD. Gegevens geanalyseerd door Student’s t-testen. Credit: npj Regeneratieve Geneeskunde (2022). DOI: 10.1038/s41536-022-00259-y

Technologie ontwikkeld door onderzoekers van de Indiana University School of Medicine die huidweefsel in bloedvaten en zenuwcellen kan veranderen, is ook veelbelovend gebleken als een behandeling voor traumatisch spierverlies.

Weefsel-nanotransfectie is een minimaal invasief nanochip-apparaat dat de weefselfunctie kan herprogrammeren door een onschadelijke elektrische vonk toe te passen om specifieke genen in een fractie van een seconde af te leveren.

Een nieuwe studie, gepubliceerd in npj Regeneratieve Geneeskunde, testte op nanotransfectie gebaseerde weefseltherapie als behandeling, met als doel een gen af ​​te leveren waarvan bekend is dat het een belangrijke aanjager is van spierherstel en -regeneratie. Ze ontdekten dat de spierfunctie verbeterde wanneer nanotransfectie van weefsel werd gebruikt als therapie gedurende zeven dagen na volumetrisch spierverlies bij ratten. Het is de eerste studie die meldt dat nanotransfectietechnologie voor weefsel kan worden gebruikt om spierweefsel te genereren en het voordeel ervan aantoont bij het aanpakken van volumetrisch spierverlies.

Volumetrisch spierverlies is het traumatische of chirurgische verlies van skeletspieren dat resulteert in verminderde spierkracht en mobiliteit. De aangetaste spier is niet in staat om de hoeveelheid verloren weefsel te regenereren en ondergaat een aanzienlijk functieverlies, waardoor de kwaliteit van leven in gevaar komt. Een verlies van 20 procent in massa kan resulteren in een verlies van tot 90 procent in spierfunctie.

Huidige klinische behandelingen voor volumetrisch spierverlies zijn fysiotherapie of autologe weefseloverdracht (met behulp van eigen weefsel), waarvan de resultaten veelbelovend zijn, maar vragen om verbeterde behandelingsregimes.

“We zijn bemoedigd dat weefselnanotransfectie in opkomst is als een veelzijdige platformtechnologie voor genafgifte, genbewerking en in vivo weefselherprogrammering”, zegt Chandan Sen, directeur van het Indiana Center for Regenerative Medicine and Engineering, associate vice president for research en Distinguished Professor aan de IE School of Medicine.

“Dit werk bewijst het potentieel van weefsel-nanotransfectie in spierweefsel, en opent een nieuwe weg voor onderzoek die zou moeten helpen bij het aanpakken van traumatisch spierverlies. Belangrijk is dat het de veelzijdigheid aantoont van het weefsel nanotransfectie technologieplatform in regeneratieve geneeskunde.”

Sen leidt ook de wetenschappelijke pijler regeneratieve geneeskunde en engineering van het IU Precision Health Initiative en is hoofdauteur van de nieuwe publicatie.

Het Indiana Center for Regenerative Medicine and Engineering is de thuisbasis van de weefsel-nanotransfectietechnologie voor in vivo weefselherprogrammering, genafgifte en genbewerking. Tot nu toe is ook weefsel-nanotransfectie bereikt in bloedvat- en zenuwweefsel. Bovendien heeft recent werk aangetoond dat topische weefselnanotransfectie celspecifieke genbewerking van huidwondweefsel kan bereiken om de wondsluiting te verbeteren.