生物教材

生体指導材料は、生体細胞または組織に指示を与えます。たとえば、単球を特定のポリマー上で培養すると、炎症誘発性または抗炎症性のマクロファージに分極し、埋め込み型デバイス、 [1] [2]または筋骨格組織の修復用材料としての用途が考えられます。 [3]細胞の材料制御のメカニズムに関する情報は不足しており、吸着された生体分子の重要な役割が一般的に認識されているため、[4]材料、トポグラフィー、形状の大規模なライブラリのハイスループットスクリーニングが、細胞指導材料システムを特定するためによく使用されます。[5]生体指導材料の、幹細胞生産の基質としての用途、[6]細胞送達および異物反応の軽減、[7] [8]創傷治癒の促進[9] [10]および医療機器の感染を減らすためのコーティング。[11] [12]この非浸出アプローチは、抗生物質の放出、[13]サイトカイン送達[14]または自然に着想を得た表面に位置するエピトープによる細胞の誘導[15]に依存する感染制御戦略とは異なります。

T細胞工学および放出のための多機能アルギン酸足場

バイオインストラクティブスキャフォールドの一例として、T細胞工学・放出用多機能アルギン酸スキャフォールド（MASTER）が挙げられます。MASTERは、遺伝子組み換えT細胞をin situで工学的に複製・放出する技術です。CAR -T細胞療法の進化形です。患者からT細胞を抽出し、がんを標的とする遺伝子組み換えウイルス（CAR-T細胞療法と同様）と混合します。この混合物をMASTER（スキャフォールド）に加え、T細胞を吸収させます。MASTERには、T細胞を活性化する抗体と、細胞増殖を誘導するインターロイキンが含まれています。MASTERは患者に移植されます。活性化T細胞はウイルスと相互作用してCAR-​​T細胞となります。インターロイキンはCAR-T細胞の増殖を刺激し、CAR-T細胞はMASTERから出てがん細胞を攻撃します。この技術は数週間ではなく数時間で完了します。また、細胞が若いため、体内での生存期間が長く、がんに対する効力が高く、疲弊のマーカーも少なくなります。これらの特徴はマウスモデルで実証され、リンパ腫に対する治療効果はより高く、持続期間も長かった。[16] [17]

参考文献

  1. ^ Hassan, Rostam (2015). 「表面化学とトポグラフィーが抗原提示細胞の機能に与える影響」. Biomaterials Science . 3 (3): 424– 441. doi :10.1039/C4BM00375F. PMID  26222286.
  2. ^ Hassan, Rostam (2020). 「免疫指示ポリマーはマクロファージの表現型を制御し、生体内での異物反応を調節する」. Matter (Cell Press) . 2 (6): 1564– 1581. doi : 10.1016/j.matt.2020.03.018 . S2CID  219058481.
  3. ^ Tomas, Gonzalez-Fernandez (2019). 「筋骨格再生のためのバイオ指導材料」. Acta Biomaterialia . 96 : 20– 34. doi :10.1016/j.actbio.2019.07.014. PMC 6717669. PMID  31302298 . 
  4. ^ バディ、ラトナー (2005). 「吸着タンパク質による生体材料–細胞相互作用の媒介：レビュー」.組織工学. 11 ( 1–2 ): 1–18 . doi :10.1089/ten.2005.11.1. PMID  15738657. S2CID  19306269.
  5. ^ Yang, Liangliang (2021). 「バイオマテリアルとマテリオバイオロジーの発見と研究におけるハイスループット手法」. Chemical Reviews . 121 (8): 4561– 4677. doi :10.1021/acs.chemrev.0c00752. PMC 8154331. PMID 33705116  . 
  6. ^ Celiz, Adam (2014). 「未来の幹細胞工場のための材料」. Nature Materials . 13 (6): 570– 579. Bibcode :2014NatMa..13..570C. doi :10.1038/nmat3972. PMID  24845996. S2CID  205409943.
  7. ^ Vegas, Arturo (2016). 「コンビナトリアルハイドロゲルライブラリは、霊長類における異物反応を軽減する材料の同定を可能にする」Nature Biotechnology . 34 (3): 345– 352. doi :10.1038/nbt.3462. hdl :1721.1/109048. PMC 4904301. PMID 26807527  . 
  8. ^ Vegas, Arturo (2016). 「免疫能のあるマウスにおけるポリマーカプセル化ヒト幹細胞由来β細胞を用いた長期血糖コントロール」Nature Medicine . 23 (3): 306– 311. doi :10.1038/nm.4030. PMC 4825868. PMID  26808346 . 
  9. ^ Latif, Arsalan; Fisher, Leanne E.; Dundas, Adam A.; Cuzzucoli Crucitti, Valentina; Imir, Zeynep; Lawler, Karen; Pappalardo, Francesco; Muir, Benjamin W; Wildman, Ricky; Irvine, Derek J.; Alexander, Morgan R; Ghaemmaghami, Amir M. (2024). 「細胞誘導性表面化学で装飾された微粒子は創傷治癒を積極的に促進する」. Advanced Materials . 36 (43) 2208364. doi :10.1002/adma.202208364. ISSN  1521-4095.
  10. ^ Tekneci, Zeynep Imir; Sabri, Akmal Bin; Dundas, Adam A.; Irvine, Derek J.; Ghaemmaghami, Amir M.; Alexander, Morgan R. (2025-09-23). 「創傷治癒に作用する生分解性マイクロパーティクル：in vitro研究」. Biomaterials Science . 13 (19): 5522– 5537. doi :10.1039/D5BM00896D. ISSN  2047-4849.
  11. ^ フック、アンドリュー (2012). 「細菌付着に耐性のあるポリマーのコンビナトリアル発見」. Nature Biotechnology . 30 (9): 868– 875. doi :10.1038/nbt.2316. hdl :1721.1/91141. PMC 3796337. PMID  22885723 . 
  12. ^ Jeffery, N. (2019). 「カテーテル関連尿路感染症（CAUTI）を軽減するための新たな細菌耐性ポリマーカテーテルコーティング：ヒトを対象とした初のパイロットスタディ」 .欧州泌尿器科サプリメント. 18 : e377. doi :10.1016/S1569-9056(19)30282-9. S2CID  87771243.
  13. ^ Bayston, Roger (2004). 「水頭症シャントにおける抗菌性生体材料の作用機序」. Journal of Antimicrobial Chemotherapy . 53 (5): 778– 782. doi :10.1093/jac/dkh183. PMID  15056650.
  14. ^ Riabov, Vladimir (2017). 「表現型固定サイトカインカクテル製剤を用いた自立型放出システムを用いたインプラントおよび再生医療用抗炎症マクロファージの生成」Acta Biomaterialia 53 : 389– 398. doi : 10.1016/j.actbio.2017.01.071. PMID  28159717.
  15. ^ Cavalcanti-Adam, Elisabetta (2007). 「細胞伸展と接着斑のダイナミクスはインテグリンリガンドの間隔によって制御される」. Biophysical Journal . 92 (8): 2964– 2974. Bibcode :2007BpJ....92.2964C. doi :10.1529/biophysj.106.089730. PMC 1831685. PMID 17277192  . 
  16. ^ Irving M (2022年3月29日). 「インプラント型免疫療法の『ファクトリー』がより迅速かつ効果的にがんと闘う」New Atlas . 2022年3月29日閲覧。
  17. ^ Agarwalla P, Ogunnaike EA, Ahn S, Froehlich KA, Jansson A, Ligler FS, et al. (2022年3月). 「CAR-T細胞の迅速なin vivo製造および放出のための生体指示型インプラント用スキャフォールド」. Nature Biotechnology . 40 (8): 1250– 1258. doi :10.1038/s41587-022-01245-x. PMC 9376243. PMID 35332339.  S2CID 247678703  . 
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