Terapia celular com células tronco derivadas de músculo esquelético murino encapsuladas por microgéis de alginato para tratamento de lesão muscular

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dc.contributor.advisorYamaguchi, Roberta Sessa Stilhano
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2122125365795721pt_BR
dc.contributor.authorIvanov, Giovana Zanetti [UNIFESP]
dc.coverage.spatialDiademapt_BR
dc.date.accessioned2023-10-18T12:34:29Z
dc.date.available2023-10-18T12:34:29Z
dc.date.issued2023-07-20
dc.description.abstractIntrodução: O processo de regeneração de um músculo lesionado é um desafio significativo na área médica, especialmente quando há uma perda muscular extensa que ultrapassa a capacidade regenerativa do tecido. O hidrogel de alginato, um biomaterial amplamente utilizado na entrega de células, pode ajudar a superar o problema da viabilidade das células no tecido-alvo. Isso abre novas perspectivas para seu uso na terapia de lesões musculares. Objetivo: Caracterizar diferentes formulações de hidrogel de alginato e encapsular MDSC como estratégia terapêutica de lesão muscular por laceração de músculo esquelético murino. Metodologia: As MDSC foram caracterizadas por RTq-PCR. Sua capacidade de diferenciação em fibras musculares e brotos de vasos foi verificada por meio de cultivo em meios de diferenciação específicos. Os alginatos de alto (H) e baixo (L) peso molecular (MW) foram oxidados e modificados com o peptídeo RGD, e o cross-link foi realizado com CaSO4. As propriedades reológicas dos alginatos foram avaliadas, e as células foram encapsuladas em microgéis de alginato e cultivadas em diferentes meios de cultura. A viabilidade celular foi através do ensaio de com calceína e 7AAD. O DNA nos hidrogéis de alginato foi quantificado ao longo do tempo por picogreen. A terapia celular foi realizada em um modelo murino de lesão muscular, e os ensaios funcionais foram realizados com o Rota-Rod. Após 30 dias, os animais foram eutanasiados e a histologia foi realizada com coloração de Hematoxilina-eosina e picro-sírius. Resultados: As MDSC foram capazes de se diferenciar em fibras e brotos de vasos. Diversas formulações de alginato foram avaliadas e as formulações 50L50H, 0% oxidada e 25L75H 1% oxidada foram escolhidas para o encapsulamento das células por possuírem um perfil intermediário de storage e loss modulus. As células apresentaram uma viabilidade de cerca de 60% nessas formulações. Uma outra formulação (100L, 1% oxidada, com ou sem peptídeo RGD) foi utilizada para o encapsulamento das MDSC. Os dados demonstraram um aumento do peso úmido dos géis ao longo do tempo (p<0,05). Em seguida, foi realizado a quantificação de DNA dos géis de alginato no decorrer dos dias, sendo possível observar um aumento da concentração de DNA nos grupos modificados com o peptídeo (p<0,05). A terapia celular in vivo mostrou um ganho de massa muscular nos animais tratados com alginato e células. Não foi possível observar melhora do desempenho em Rota-rod, mas qualitativamente foi possível evidenciar uma menor desorganização tecidual e fibrose. Conclusão: Foi possível estabelecer e verificar a expressão gênica das MDSC em diferentes tipos de meio, além de demonstrar sua capacidade de diferenciação em fibras musculares e brotos de vasos. Foi realizada a caracterização reológica e física de 4 diferentes formulações de alginato. Também foi feito o encapsulamento de culturas 2D das MDSC no hidrogel de alginato e foi possível verificar que a sobrevida das células é dependente da formulação do gel e do meio de cultura utilizado. A terapia in vivo mostrou um aumento da massa muscular dos animais tratados com o hidrogel e as células MDSC.pt_BR
dc.description.abstractIntroduction: The process of muscle regeneration in a injured muscle is a significant challenge in the medical field, particularly when there is extensive muscle loss that exceeds the tissue's regenerative capacity. Alginate hydrogel, a biomaterial widely used for cell delivery, can help overcome the issue of cell viability in the target tissue. This unlocks new prospects for its use in muscle injury therapy. Objective: Characterizing different formulations of alginate hydrogel and encapsulating MDSC as a therapeutic strategy for skeletal muscle injury by murine muscle laceration. Methodology: The MDSC were characterized by RT-qPCR. Their ability to differentiate into muscle fibers and vascular sprouts was verified through culturing in specific differentiation media. High (H) and low (L) molecular weight (MW) alginates were oxidized and modified with the RGD peptide, and cross-linking was performed using CaSO4. The rheological properties of the alginates were evaluated, and the cells were encapsulated in alginate microgels and cultured in different culture media. Cell viability was assessed using the Live and Dead assay with calcein and 7-AAD. The DNA content in the alginate hydrogels was quantified over time using the picogreen assay. Cellular therapy was performed in a murine model of muscle injury, and functional assays were conducted using the Rota-Rod. After 30 days, the animals were euthanized, and histology was performed using Hematoxylin-eosin and picro-sirius red staining. Results: MDSC differentiation into muscle fibers and vascular sprouts were achieved. Several alginate formulations were evaluated, and the 50L50H, 0% oxidized and 25L75H 1% oxidized formulations were chosen for cell encapsulation due to their intermediate storage and loss modulus profiles. The cells exhibited a viability of approximately 60% in these formulations. Another formulation (100L, 1% oxidized, with or without RGD peptide) was used for MDSC encapsulation. The data demonstrated an increase in the wet weight of the gels over time (p<0.05). Subsequently, the quantification of DNA in the alginate gels was performed over the course of several days, revealing an increase in DNA concentration in the groups modified with the peptide (p<0.05). In vivo cellular therapy showed an increase in muscle mass in animals treated with alginate and cells. Improvement in performance on the Rota-Rod was not observed, but qualitatively, there was evidence of reduced tissue disorganization and fibrosis. Conclusion: Gene expression of MDSC was established and evaluated in different types of media, demonstrating their ability to differentiate into muscle fibers and vascular sprouts. Rheological and physical characterization of four different alginate formulations was performed. The 2D culture of MDSC was encapsulated in alginate hydrogel, and it was observed that cell survival depended on the gel formulation and culture medium used. In vivo therapy showed an increase in muscle mass in animals treated with the hydrogel and MDSC.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)pt_BR
dc.description.sponsorshipIDFAPES: 2021/02645-5pt_BR
dc.emailadvisor.customroberta.sessa@unifesp.brpt_BR
dc.format.extent99 f.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifesp.br/handle/11600/69358
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de São Paulopt_BR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesspt_BR
dc.subjectTerapia celularpt_BR
dc.subjectBiomateriaispt_BR
dc.subjectAlginatopt_BR
dc.subjectMDSCpt_BR
dc.subjectCélula-troncopt_BR
dc.titleTerapia celular com células tronco derivadas de músculo esquelético murino encapsuladas por microgéis de alginato para tratamento de lesão muscularpt_BR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesispt_BR
unifesp.campusInstituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF)pt_BR
unifesp.graduateProgramBiologia Químicapt_BR
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