Applicazione della tecnologia delle colture cellulari e dell’ingegneria genetica per la produzione di alimenti futuri e miglioramento delle colture per rafforzare la sicurezza alimentare

La crescita della popolazione e i cambiamenti climatici mettono sotto pressione la produzione alimentare a livello globale, pertanto è necessaria una trasformazione fondamentale della produzione alimentare. Un approccio per accelerare la produzione alimentare è l’applicazione della moderna biotecnologia come la coltura cellulare, la selezione assistita da marcatori e l’ingegneria genetica.
La tecnologia della coltura cellulare riduce l’utilizzo di terreno coltivabile, mentre la selezione assistita da marcatori aumenta il guadagno genetico della selezione delle colture e l’ingegneria genetica consente di introdurre i tratti desiderati nella coltura.
La tecnologia della coltura cellulare ha portato allo sviluppo di carne coltivata, alimenti da biomassa fungina (micoproteine) e composti bioattivi da colture cellulari vegetali. Tranne la carne coltivata che di recente ha iniziato a penetrare nel mercato, gli altri prodotti sono sul mercato da anni. La selezione assistita da marcatori e l’ingegneria genetica hanno contribuito in modo significativo ad aumentare la resilienza contro i parassiti emergenti e gli stress abiotici.
Questa recensione affronta diverse tecniche di tecnologia delle colture cellulari, nonché la tecnologia avanzata di ingegneria genetica CRISPR Cas-9 e la sua applicazione per il miglioramento delle colture. Vengono inoltre discussi i pro ei contro delle diverse tecniche, nonché le sfide e le prospettive future dell’applicazione della moderna biotecnologia per rafforzare la sicurezza alimentare.

Arricchimento basato su dispositivi delle cellule sinoviali dell’articolazione del ginocchio per guidare la condrogenesi delle MSC senza precedente espansione della coltura in vitro: un passo avanti verso le procedure ortopediche in 1 fase

 

Contesto: Le cellule staminali mesenchimali (MSC) del liquido sinoviale (SF) sono derivate dalla membrana sinoviale e hanno un potenziale di riparazione della cartilagine. Il loro uso attuale nella pratica clinica è in gran parte esplorativo. Poiché il loro numero tende a essere ridotto, le procedure terapeutiche che utilizzano le MSC richiedono in genere l’espansione della coltura. Rapporti precedenti indicano che il dispositivo di mobilizzazione delle cellule staminali (dispositivo STEM) durante l’intervento aumenta le SF-MSC.
Scopo: Questo studio ha valutato il potenziale condrogenico delle MSC e dei microframmenti SF mobilizzati sinoviali espansi non in coltura ottenuti dopo l’arricchimento utilizzando il dispositivo STEM e accertato se la membrana sinoviale mediata dal dispositivo . manipolazione facilitato il rilascio MSC in corso.
Disegno dello studio: Studio di laboratorio controllato.
Metodi: Due campioni di fluido di aspirazione sono stati raccolti intraoperatoriamente prima e dopo l’utilizzo del dispositivo STEM da pazienti (n = 16) sottoposti ad artroscopia del ginocchio diagnostica o terapeutica. La sinovia del ginocchio umano (n = 5) è stata raccolta durante la sostituzione totale del ginocchio ed è stata eseguita una coltura sospesa per valutare l’effetto del dispositivo STEM sul rilascio di MSC in corso.
Per determinare il numero di MSC sono stati utilizzati saggi fibroblastici di unità formanti colonie. Inoltre, la caratterizzazione citometrica delle cellule stromali e immunitarie e il saggio di differenziazione della condrogenesi sono stati eseguiti senza espansione della coltura. I concentrati piastrinici filtrati sono stati preparati utilizzando il sistema HemaTrate.
Risultati: dopo l’uso del dispositivo STEM, è stato evidente un aumento significativo delle SF-MSC ( P = .03) e del tessuto sinoviale residente nel liquido sinoviale . microframmenti ( P = .03). La sinovia sospesa in vitro ha rilasciato significativamente più MSC dopo l’uso del dispositivo STEM rispetto alla sinovia non stimolata ( P = .01).
La frazione cellulare totale rilasciata dal dispositivo STEM ha prodotto una maggiore condrogenesi in vitro con un numero significativamente maggiore di glicosaminoglicani (GAG; & lt; .0001) rispetto al materiale del liquido sinoviale non STEM. Le SF-MSC e i microframmenti SF non espansi combinati con il concentrato piastrinico autologo filtrato hanno prodotto significativamente più GAG rispetto ai mezzi condrogenici completi ( & lt; .0001). Le cellule mobilitate dal dispositivo STEM contenevano più cellule macrofagiche M2 e meno cellule M1.
Conclusione: SF-MSC e microframmenti SF non espansi in coltura avevano il potenziale per subire condrogenesi senza espansione colturale, che può essere aumentata utilizzando il dispositivo STEM con un maggiore rilascio di MSC da sinovia manipolata per diversi giorni. Sebbene preliminari, questi risultati offrono la prova del concetto verso la manipolazione dell’ambiente dell’articolazione del ginocchio per facilitare le risposte di riparazione endogene.
Rilevanza clinica: Sebbene i numeri fossero piccoli, questo studio evidenzia 3 fattori rilevanti per la riparazione articolare in 1 stadio utilizzando il dispositivo STEM: aumento delle MSC SF e dei microframmenti SF e sinoviale prolungato rilascio di MSC. Possono essere possibili strategie di riparazione articolare che coinvolgono MSC endogene per la riparazione della cartilagine senza la necessità di espansione della coltura in una procedura a 1 stadio.

Caratterizzazione della coltura cellulare di agenti di trasferimento di catena proossidativi come nuovi farmaci citostatici

 

La terapia proossidativa è un concetto ben consolidato in infettivologia e parassitologia, in cui farmaci proossidativi come l’artemisinina e il metronidazolo svolgono un ruolo clinico fondamentale. Considerazioni teoriche e studi precedenti hanno indicato che la terapia proossidativa potrebbe anche rappresentare una strategia promettente in oncologia.
  1. Qui, abbiamo studiato una nuova classe di farmaci proossidativi, vale a dire agenti di trasferimento di catena, come agenti citostatici in una serie di linee cellulari tumorali umane in vitro.
  2. Abbiamo scoperto che diversi agenti di trasferimento di catena della classe dei tioli lipofili (come il dodecane-1-tiolo) hanno suscitato concentrazioni efficaci semimassime nell’intervallo micromolare basso nelle cellule SY5Y (neuroblastoma umano), cellule Hela (carcinoma cervicale umano), HEK293 cellule (rene umano immortalato), cellule MCF7 (carcinoma mammario umano) e cellule C2C12 (mioblasto di topo). Al contrario, le cellule HepG2 (carcinoma epatocellulare umano) erano resistenti alla tossicità, presumibilmente grazie alla loro elevata capacità di disintossicazione per i gruppi tiolici.
  3. La citotossicità non è stata diminuita dalle condizioni di coltura ipossica, ma sostanzialmente ridotta dopo la differenziazione cellulare. Rispetto a quattro disparati composti di riferimento clinicamente utilizzati in vitro (doxorubicina, actinomicina D, 5-fluorouracile e idrossiurea), gli agenti di trasferimento di catena sono emersi come potenti in modo comparabile su base molare e su una base di massimo effetto.
  4. I nostri risultati indicano che gli agenti di trasferimento di catena possiedono un profilo di base promettente come farmaci citostatici e dovrebbero essere esplorati ulteriormente per la chemioterapia antitumorale.
Parole chiave: agente di trasferimento di catena; chemioterapia; reazione a catena dei radicali liberi; perossidazione lipidica; tiolo lipofilo; morte cellulare ossidativa; farmaco proossidativo; propagazione radicale; passo limitante.
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