Zellformmerkmale menschlicher Skelettmuskelzellen als Prädiktor für die myogene Kompetenz: Ein neues Paradigma für eine präzise Zelltherapie

Charlotte Desprez, Davide Danovi, Charles H. Knowles und Richard M. Day.

J. Tissue Eng. 2023;14:1-18.

Abstrakt

Skelettmuskelzellen (SMDC) bergen ein enormes Potenzial für die Wiederherstellung funktionsgestörter Muskeln, die aufgrund von Krankheiten oder Traumata verloren gegangen sind. Die derzeitige therapeutische Verwendung von SMDC beruht auf der Entnahme autologer Zellen aus Muskelbiopsien, die anschließend in vitro expandiert werden, bevor sie dem Patienten wieder implantiert werden. Heterogenität kann durch verschiedene Faktoren entstehen, darunter die Qualität der Ausgangsbiopsie, das Alter und Begleiterkrankungen, die sich auf das verarbeitete SMDC auswirken. Qualitätsmerkmale für den klinischen Einsatz konzentrieren sich häufig auf ein Mindestmaß an myogener Zellmarkerexpression. Bei solchen Ansätzen wird nicht bewertet, wie wahrscheinlich es ist, dass SMDC sich differenzieren und Myofasern bilden, wenn sie in vivo implantiert werden, was letztlich über die Wahrscheinlichkeit der Muskelregeneration entscheidet. Die Vorhersage der therapeutischen Wirksamkeit von SMDC in vitro vor der Implantation ist der Schlüssel zur Entwicklung erfolgreicher Therapeutika in der regenerativen Medizin und zur Reduzierung der Implementierungskosten. Hier berichten wir über die Entwicklung eines neuartigen SMDC-Profiling-Tools zur Untersuchung von Zellpopulationen in vitro, die von verschiedenen Spendern stammen. Wir entwickelten eine bildbasierte Pipeline zur Quantifizierung morphologischer Merkmale und extrahierten Deskriptoren der Zellform. Wir untersuchten, ob diese die Heterogenität bei der Bildung von Myotubes vorhersagen und mit dem myogenen Fusionsindex korrelieren können. Es zeigte sich, dass mehrere der frühen Zellformmerkmale negativ mit dem Fusionsindex korrelieren. Dazu gehörten die von den Zellen eingenommene Gesamtfläche, die Flächenform, die Bounding-Box-Fläche, die Kompaktheit, der äquivalente Durchmesser, der minimale Ferret-Durchmesser, die Länge der Nebenachse und der Umfang der SMDC 24 Stunden nach Beginn der Kultur. Die mit unserem Ansatz gewonnenen Informationen zeigen, dass die Bildgebung von lebenden Zellen eine Reihe von Zellphänotypen allein auf der Grundlage der Zellform erkennen kann und dass die Erhaltung der Zellintegrität zur Vorhersage der Neigung zur Bildung von Myotubes in vitro und von funktionellem Gewebe in vivo genutzt werden könnte.

Hier finden Sie das vollständige Papier:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36949843/