Biomateriais na reparação do sistema nervoso central: uso de nanofibras sintéticas biodegradáveis como suporte para transplante celular e nanopartículas contendo cxcl12 no recrutamento de células-tronco endógenas
Data
2016-12-31
Autores
Zamproni, Laura Nicoleti 
Orientadores
Porcionatto, Marimelia Porcionatto
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Central nervous system (CNS) disorders are highly debilitating and with few therapeutic options. Stem cells are a therapeutic promise for these diseases. The two main strategies described in literature are exogenous stem cells transplantation and enhancement of endogenous neurogenesis. Since both strategies pose problems, there is increasing research on the use of biomaterial to try to optimize cell engraftment and delivery of soluble factors that can increase neurogenesis. In this study, we evaluated polylactic acid (PLA) polymeric nanofibers (PNF) as carriers for cell transplantation and evaluated two formulations of poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) for local delivery of CXCL12, a powerful chemokine to recruit neural stem cells (NSC). PNF were produced by jet-rotatory spinning and characterized by scanning electron microscopy. MSC and NSC obtained respectively from bone marrow and subventricular zone of C57BL/6 adult mice were cultured on PNF and transplanted into the brain of adult mice submitted to ischemic stroke model. Both cell types were viable when cultured on PNF, and MSC but not NSC were able to reduce the necrotic area. CXCL12 formulations were made by double emulsion. Two formulations were evaluated: microspheres (MS) and nanoparticles (NP). Both were able to encapsulate more than 80% of CXCL12, but showed different release profiles, with 100% CXCL12 released after 6 days for MS and 25% CXCL12 released after 2 weeks for NP. CXCL12 bioactivity was demonstrated by chemotaxis assay. When injected into the brains of mice submitted to traumatic brain injury model, only NP-CXCL12 induced CTN migration to the injured area. We conclude that the PNF are viable scaffolds for cell transplantation, MS and NP are suitable for soluble factor, such as CXCL12, delivery in two different brains injury model. Thus, we suggest that both approaches presented in this work could be tested as therapeutic strategies for CNS injuries.
Doenças do sistema nervoso central (SNC) são altamente incapacitantes e com poucas opções de tratamento. A terapia com células-tronco é uma promessa terapêutica para essas doenças. As duas principais estratégias descritas na literatura são transplante de células-tronco exógenas e aumento da neurogênese endógena. Uma vez que ambas as estratégias estão sujeitas a problemas, tem crescido na literatura estudos sobre o uso de biomateriais com o intuito de otimizar a implantação das células transplantadas e a entrega de fatores solúveis que aumentem a resposta neurogênica. Neste trabalho avaliamos nanofibras poliméricas (NFP) de ácido poliláctico (PLA) como carreadores de células-tronco em procedimentos de transplante celular e avaliamos duas formulações de poli(láctico-co-ácido-glicólico) (PLGA) para entrega local de CXCL12, uma potente quimiocina para recrutamento de células-tronco neurais (CTN). As NFP foram produzidas por rotofiação e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. As CTM e CTN obtidas, respectivamente, a partir de medula óssea e zona subventricular de camundongos adultos C57BL/6 foram cultivadas sobre as NFP e transplantadas no cérebro de camundongos adultos submetidos a um modelo acidente vascular encefálico isquêmico (AVCi). Ambos os tipos celulares se mostraram viáveis quando cultivados sobre NFP. As CTM, mas não as CTN, transplantadas no modelo animal, foram capazes de reduzir o volume da área necrótica. As formulações de CXCL12 foram produzidas por dupla emulsão. Duas formulações foram avaliadas: microesferas (MS) e nanopartículas (NP). Ambas foram capazes de encapsular mais do que 80% de CXCL12, mas apresentaram diferentes perfis de liberação, com 100% de CXCL12 liberado após 6 dias para o MS e 25% de CXCL12 liberado após 2 semanas para NP. A bioatividade do CXCL12 liberado das MS e NP foi confirmada por ensaio de quimiotaxia. Quando injetadas em cérebros de camundongos no modelo de traumatismo crânio-encefálico (TCE), apenas as NP-CXCL12 induziram aumento de migração de CTN para a área lesada. Concluímos que as NFP são suportes viáveis para transplante celular, MS e NP são viáveis para entrega de fatores solúveis, como o CXCL12, em dois modelos diferentes de lesão no SNC. Sendo assim, sugerimos que as duas abordagens apresentadas neste trabalho poderiam ser testadas como estratégias terapêuticas para lesões no SNC.
Doenças do sistema nervoso central (SNC) são altamente incapacitantes e com poucas opções de tratamento. A terapia com células-tronco é uma promessa terapêutica para essas doenças. As duas principais estratégias descritas na literatura são transplante de células-tronco exógenas e aumento da neurogênese endógena. Uma vez que ambas as estratégias estão sujeitas a problemas, tem crescido na literatura estudos sobre o uso de biomateriais com o intuito de otimizar a implantação das células transplantadas e a entrega de fatores solúveis que aumentem a resposta neurogênica. Neste trabalho avaliamos nanofibras poliméricas (NFP) de ácido poliláctico (PLA) como carreadores de células-tronco em procedimentos de transplante celular e avaliamos duas formulações de poli(láctico-co-ácido-glicólico) (PLGA) para entrega local de CXCL12, uma potente quimiocina para recrutamento de células-tronco neurais (CTN). As NFP foram produzidas por rotofiação e caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura. As CTM e CTN obtidas, respectivamente, a partir de medula óssea e zona subventricular de camundongos adultos C57BL/6 foram cultivadas sobre as NFP e transplantadas no cérebro de camundongos adultos submetidos a um modelo acidente vascular encefálico isquêmico (AVCi). Ambos os tipos celulares se mostraram viáveis quando cultivados sobre NFP. As CTM, mas não as CTN, transplantadas no modelo animal, foram capazes de reduzir o volume da área necrótica. As formulações de CXCL12 foram produzidas por dupla emulsão. Duas formulações foram avaliadas: microesferas (MS) e nanopartículas (NP). Ambas foram capazes de encapsular mais do que 80% de CXCL12, mas apresentaram diferentes perfis de liberação, com 100% de CXCL12 liberado após 6 dias para o MS e 25% de CXCL12 liberado após 2 semanas para NP. A bioatividade do CXCL12 liberado das MS e NP foi confirmada por ensaio de quimiotaxia. Quando injetadas em cérebros de camundongos no modelo de traumatismo crânio-encefálico (TCE), apenas as NP-CXCL12 induziram aumento de migração de CTN para a área lesada. Concluímos que as NFP são suportes viáveis para transplante celular, MS e NP são viáveis para entrega de fatores solúveis, como o CXCL12, em dois modelos diferentes de lesão no SNC. Sendo assim, sugerimos que as duas abordagens apresentadas neste trabalho poderiam ser testadas como estratégias terapêuticas para lesões no SNC.
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Citação
ZAMPRONI, Laura Nicoleti. Biomateriais na reparação do sistema nervoso central: uso de nanofibras sintéticas biodegradáveis como suporte para transplante celular e nanopartículas contendo cxcl12 no recrutamento de células-tronco endógenas. 2016. 137 f. Tese (Doutorado) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2016.