Terapia génica regional comparada con BMP-2 recombinante para el tratamiento de defectos óseos de tamaño crítico: un estudio de secuenciación de ARN de célula única in vivo
Autores: Sarkar, Arijita; Gallo, Matthew C.; Bell, Jennifer A.; Mayfield, Cory K.; Ball, Jacob R.; Ayad, Mina; Lechtholz-Zey, Elizabeth; Chang, Stephanie W.; Sugiyama, Osamu; Evseenko, Denis; Lieberman, Jay R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Terapia génica regional comparada con BMP-2 recombinante para el tratamiento de defectos óseos de tamaño crítico: un estudio de secuenciación de ARN de célula única in vivo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Terapia génica
Regeneración ósea
Células madre mesenquimales
BMP-2
Secuenciación de ARN
Vías celulares
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
La terapia génica regional es una estrategia prometedora de ingeniería de tejidos para la regeneración ósea: las células madre mesenquimales osteogénicas (MSC) pueden ser modificadas genéticamente para expresar un estímulo osteoinductivo (por ejemplo, proteína morfogenética ósea-2), sembradas en un andamio osteoconductor y luego implantadas en un defecto óseo para ejercer un efecto terapéutico. Comparado con la proteína morfogenética ósea-2 humana recombinante (rhBMP-2), que está aprobada para uso clínico, la terapia génica regional puede tener beneficios únicos relacionados con la adición de MSC y la liberación sostenida de BMP-2. Sin embargo, los mecanismos celulares y de transcripción que regulan la respuesta a estas dos estrategias para la regeneración ósea mediada por BMP-2 son en gran parte desconocidos. Aquí, por primera vez, realizamos secuenciación de ARN de célula única (10x Genomics) del tejido de hematoma en seis ratas con defectos femorales de tamaño crítico que fueron tratadas con terapia génica regional o rhBMP-2. Nuestro análisis bioinformático imparcial de 2393 células filtradas en cada grupo reveló diferencias específicas del tratamiento en su composición celular, perfiles de transcripción y patrones de comunicación celular. El tratamiento con terapia génica indujo una respuesta condrogénica más robusta, así como una disminución en la proporción de fibroblastos y la expresión de vías profibróticas. Además, la terapia génica se asoció con un microambiente antiinflamatorio; los macrófagos que expresan marcadores antiinflamatorios canónicos eran más comunes en el grupo de terapia génica. En contraste, los marcadores proinflamatorios se expresaron más en el grupo de rhBMP-2. En conjunto, los resultados de nuestro estudio pueden ofrecer información sobre las vías únicas a través de las cuales la terapia génica regional puede aumentar la regeneración ósea en comparación con rhBMP-2. Además, una mejor comprensión de las vías celulares involucradas en la curación de defectos óseos segmentarios puede permitir la optimización adicional de la terapia génica regional u otras estrategias de reparación ósea.
Descripción
La terapia génica regional es una estrategia prometedora de ingeniería de tejidos para la regeneración ósea: las células madre mesenquimales osteogénicas (MSC) pueden ser modificadas genéticamente para expresar un estímulo osteoinductivo (por ejemplo, proteína morfogenética ósea-2), sembradas en un andamio osteoconductor y luego implantadas en un defecto óseo para ejercer un efecto terapéutico. Comparado con la proteína morfogenética ósea-2 humana recombinante (rhBMP-2), que está aprobada para uso clínico, la terapia génica regional puede tener beneficios únicos relacionados con la adición de MSC y la liberación sostenida de BMP-2. Sin embargo, los mecanismos celulares y de transcripción que regulan la respuesta a estas dos estrategias para la regeneración ósea mediada por BMP-2 son en gran parte desconocidos. Aquí, por primera vez, realizamos secuenciación de ARN de célula única (10x Genomics) del tejido de hematoma en seis ratas con defectos femorales de tamaño crítico que fueron tratadas con terapia génica regional o rhBMP-2. Nuestro análisis bioinformático imparcial de 2393 células filtradas en cada grupo reveló diferencias específicas del tratamiento en su composición celular, perfiles de transcripción y patrones de comunicación celular. El tratamiento con terapia génica indujo una respuesta condrogénica más robusta, así como una disminución en la proporción de fibroblastos y la expresión de vías profibróticas. Además, la terapia génica se asoció con un microambiente antiinflamatorio; los macrófagos que expresan marcadores antiinflamatorios canónicos eran más comunes en el grupo de terapia génica. En contraste, los marcadores proinflamatorios se expresaron más en el grupo de rhBMP-2. En conjunto, los resultados de nuestro estudio pueden ofrecer información sobre las vías únicas a través de las cuales la terapia génica regional puede aumentar la regeneración ósea en comparación con rhBMP-2. Además, una mejor comprensión de las vías celulares involucradas en la curación de defectos óseos segmentarios puede permitir la optimización adicional de la terapia génica regional u otras estrategias de reparación ósea.