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Hydrogel-based scaffolds to support intrathecal stem cell transplantation as a gateway to the spinal cord: clinical needs, biomaterials, and imaging technologies
npj Regenerative Medicine ( IF 6.4 ) Pub Date : 2018-04-04 , DOI: 10.1038/s41536-018-0046-3
J Miguel Oliveira 1, 2, 3 , Luisa Carvalho 1, 2 , Joana Silva-Correia 1, 2 , Sílvia Vieira 1, 2 , Malgorzata Majchrzak 4 , Barbara Lukomska 4 , Luiza Stanaszek 4 , Paulina Strymecka 4 , Izabela Malysz-Cymborska 5 , Dominika Golubczyk 5 , Lukasz Kalkowski 5 , Rui L Reis 1, 2, 3 , Miroslaw Janowski 4, 6, 7 , Piotr Walczak 5, 6, 7
Affiliation  

The prospects for cell replacement in spinal cord diseases are impeded by inefficient stem cell delivery. The deep location of the spinal cord and complex surgical access, as well as densely packed vital structures, question the feasibility of the widespread use of multiple spinal cord punctures to inject stem cells. Disorders characterized by disseminated pathology are particularly appealing for the distribution of cells globally throughout the spinal cord in a minimally invasive fashion. The intrathecal space, with access to a relatively large surface area along the spinal cord, is an attractive route for global stem cell delivery, and, indeed, is highly promising, but the success of this approach relies on the ability of cells (1) to survive in the cerebrospinal fluid (CSF), (2) to adhere to the spinal cord surface, and (3) to migrate, ultimately, into the parenchyma. Intrathecal infusion of cell suspension, however, has been insufficient and we postulate that embedding transplanted cells within hydrogel scaffolds will facilitate reaching these goals. In this review, we focus on practical considerations that render the intrathecal approach clinically viable, and then discuss the characteristics of various biomaterials that are suitable to serve as scaffolds. We also propose strategies to modulate the local microenvironment with nanoparticle carriers to improve the functionality of cellular grafts. Finally, we provide an overview of imaging modalities for in vivo monitoring and characterization of biomaterials and stem cells. This comprehensive review should serve as a guide for those planning preclinical and clinical studies on intrathecal stem cell transplantation.



中文翻译:

基于水凝胶的支架支持鞘内干细胞移植作为通往脊髓的途径:临床需求、生物材料和成像技术

干细胞输送效率低下阻碍了脊髓疾病细胞替代的前景。脊髓的深部位置和复杂的手术通路,以及密集的重要结构,质疑广泛使用多次脊髓穿刺注射干细胞的可行性。以播散性病理学为特征的疾病对于以微创方式在整个脊髓中全球分布细胞特别有吸引力。鞘内空间可进入沿脊髓相对较大的表面积,是一种有吸引力的整体干细胞递送途径,而且确实很有前途,但这种方法的成功取决于细胞的能力 (1)在脑脊液 (CSF) 中存活,(2) 粘附在脊髓表面,以及 (3) 迁移,最终,进入实质。然而,细胞悬浮液的鞘内输注一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。进入实质。然而,细胞悬浮液的鞘内输注一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。进入实质。然而,细胞悬浮液的鞘内输注一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。然而,细胞悬浮液的鞘内输注一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。然而,细胞悬浮液的鞘内输注一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。一直不够,我们假设将移植细胞嵌入水凝胶支架内将有助于实现这些目标。在这篇综述中,我们重点关注使鞘内注射方法在临床上可行的实际考虑,然后讨论适合用作支架的各种生物材料的特性。我们还提出了用纳米粒子载体调节局部微环境的策略,以改善细胞移植物的功能。最后,我们概述了用于体内监测和表征生物材料和干细胞的成像方式。这篇综合综述应作为那些计划进行鞘内干细胞移植临床前和临床研究的指南。

更新日期:2018-04-04
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