Cartilage Regeneration with Tunable Inflammation Resistance

摘要： -- 大型软骨损伤的修复手术是目前可用的一线软骨组织的禁忌症。 再生技术仍然是一个重大的临床问题，几乎没有好的治疗方法和选择。但之前的研究工作。 在此次Cytex大会上，Cytex一直专注于研发一种用于软骨修复的新型3D微织布和纺织脚手架材料，该技术是为修复软骨而设计的。 植入后功能立即恢复，同时还鼓励细胞向内生长，促进细胞增殖，破坏随后的组织。 发展。当我们将其与骨髓间充质干细胞(MSCs)相结合时，我们已经展示了形成干细胞的能力。 从生物力学角度讲，功能性人工关节植入物是治疗较大关节软骨损伤的有效方法，包括关节软骨表面重建。 股骨髁部。然而，寻求一种以干细胞为基础的人工软骨植入有望在治疗严重的骨关节炎(OA)方面取得成功。 关节，它必须经受住高度炎症的侵袭，以及与之相关的分解代谢和退行性疾病。 在患病的关节中发现了环境污染。这项提案的主要目标是努力增加更多的抗炎治疗能力。 我们的团队建设是为了保护我们设计的生物组织免受恶劣的联合环境的影响。我们将不会转换。 骨髓间充质干细胞在我们的植入物中发现了一种新的炎症反应基因启动子，这将进一步推动白介素2的表达。 1-白介素1受体拮抗剂(IL-1Ra)或可溶性肿瘤坏死因子受体(STNFR)，正常情况下。 调节剂认为，它们可以分别抑制IL-1和α的炎性信号转导，从而促进软骨的形成。 只有在不存在炎症信号的情况下，才能提供炎症和抵抗力，从而消除炎症。 需要更多的外源性药物注射，以及与长期抗癌药物治疗相关的潜在副作用。 细胞因子治疗。在目标1中，我们将继续检查我们的慢病毒转导条件，以努力将风险降至最低。 也将对由此产生的软骨组织结构进行分析，以确保它们的存在。 不含活性低的慢病毒颗粒，植入后无法释放，从而验证了其临床应用。 基因工程方法的安全性问题。在目标2中，我们将继续使用我们最新的仿生软骨移植技术来修复最内侧的软骨表面。 股骨髁部是一种单室骨性关节炎的山羊模型。我们目前的组织工程化骨关节植入物将会。 与移植相比，在大多数MSC人群中，移植并未被转导到表达抗细胞因子的基因。 治疗公司正在以一种稳定的方式或一种炎症反应的方式进行治疗。所有这些动物都将在3月3日、6月6日、9月9日接受全面评估。 并在12个月的时间内，通过临床上对患者的功能、疼痛、疼痛和影像的相关治疗措施，进行修复后的治疗。 使用X-射线扫描和核磁共振成像。在牺牲时，将对关节组织进行组织学和生物力学分析，以进一步量化。 降解性关节炎的改变和进展性骨关节炎。我们将继续分析血清、滑液、关节和滑膜的生物标志物。 对于骨关节炎，还有不良反应和炎症反应，以及对关节周围磨损和碎屑的检测。 此外，还将对所有主要的器官移植系统进行全面检查，以进一步评估移植转化的干细胞的安全性。 利用本地化的抗细胞因子治疗。最终，这项新的提议将不会开发出一种新的软骨和表面处理的产品。 这不仅将使他们能够在联合国联合声明中机械地发挥作用，而且还将保护他们自己和周围的环境。 组织不受炎症反应信号的影响，因此有望阻止骨关节炎的进一步发展。

Abstract    The repair of large cartilage lesions, which are contraindicated for currently available first-­line tissue  regeneration techniques, remains a significant clinical problem with few good treatment options. Previous work  at Cytex has focused on the development of a 3D microwoven textile scaffold for cartilage repair, designed to  function immediately after implantation while encouraging cell ingrowth, proliferation, and subsequent tissue  development. When combined with mesenchymal stem cells (MSCs), we have demonstrated the ability to form  biomechanically functional implants for the treatment of large cartilage lesions, including resurfacing the  femoral condyles. However, for a stem cell-­based cartilage implant to be successful in the osteoarthritic (OA)  joint, it must withstand the the high degree of inflammation and the associated catabolic and degenerative  environment found in diseased joints. The objective of this proposal is to add an anti-­inflammatory capability to  our construct in order to protect the engineered tissues from the hostile joint environment. We will transduce  the MSCs in our implant with an inflammation-­responsive promoter that will drive the expression of Interleukin  1 (IL-­1) receptor antagonist (IL-­1Ra) or soluble tumor necrosis factor (TNF) receptor (sTNFR), natural  modulators that inhibit the inflammatory signaling of IL-­1 and TNFα, respectively. The resulting cartilage  construct will provide inflammation resistance only when inflammatory signaling is present, thus eliminating the  need for exogenous injections and the potential side effects associated with long-­term administration of anti-­ cytokine therapy. In Aim 1, we will examine our lentiviral transduction conditions in an effort to minimize the risk  of genetic side effects in the MSCs. The resulting cartilage constructs will also be analyzed to ensure that they  contain no active lentiviral particles, which could be released upon implantation, thereby validating the clinical  safety of the genetic approach. In Aim 2, we will use our biomimetic cartilage implants to resurface the medial  femoral condyle in a goat model of unicompartmental osteoarthritis. Our current tissue engineered implant will  be compared to implants in which the MSC population has been transduced to express anti-­cytokine  therapeutics in either a constant, or an inflammation-­responsive manner. All animals will be evaluated at 3, 6, 9,  and 12-­month time points following repair through clinically relevant measures of function, pain, and imaging  using X-­Rays and MRI. At sacrifice, joint tissues will be assessed histologically and biomechanically to quantify  degradative changes and OA progression. Serum, synovial fluid, and synovium will be analyzed for biomarkers  of osteoarthritis, as well as for adverse inflammatory reactions and to test for wear debris in the joint.  Additionally, all major organ systems will be examined to assess the safety of implanting transduced cells and  utilizing localized anti-­cytokine therapy. Ultimately, this proposal will develop a cartilage resurfacing product  that is not only be able to function mechanically within the joint but will also protect itself and surrounding  tissues from inflammatory signaling, and hopefully prevent further OA progression.