Opis projektu
Nowatorskie terapie komórkowe pomogą w regeneracji krążków międzykręgowych
Ból w dolnej części pleców, który powodują przede wszystkim zmiany zwyrodnieniowe krążków międzykręgowych, stanowi jeden z najpowszechniejszych powodów niepełnosprawności. Co więcej, wykorzystywane obecnie terapie komórkowe często nie przynoszą sukcesów, ponieważ większość komórek nie regeneruje uszkodzonych tkanek. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu EpiCrest2Reg proponuje wykorzystanie chondrocytów nosowych ze względu na ich zdolności regeneracyjne i plastyczność. Zanim jednak będzie możliwe ich wykorzystanie w warunkach klinicznych w celu regeneracji tkanek krążka międzykręgowego, konieczne jest lepsze zrozumienie molekularnych mechanizmów leżących u podstaw ich plastyczności. Badacze zamierzają skupić się na epigenetycznej sygnaturze chromatyny w chondrocytach, a także zbadać rolę czynników transkrypcyjnych i chromatynowych w zapewnianiu ich plastyczności. Zdobyta wiedza oraz analizy chondrocytów w modelach przedklinicznych będą stanowiły ważny wkład w przygotowania do pierwszej próby zastosowania chondrocytów w leczeniu zwyrodnienia krążka międzykręgowego człowieka.
Cel
During craniofacial development, Cranial Neural Crest Cells (CNCCs) maintain broad plasticity and patterning competence until they make appropriate cartilage and bone structures in response to local cues. We found that CNCC embryonic plasticity involves a specific epigenetic chromatin signature that maintains genes, including Hox genes, in a transcriptionally silent but poised state, so that they can be readily switched to an active state in response to position-specific environmental signals.
Are there CNCC-derived subpopulations in the adult face cartilage with similar broad plasticity properties that could be used as progenitor source in regenerative medicine? We have shown that Hox-negative adult human CNCC-derived Nasal Chondrocytes (NCs) have cartilage regenerative capacity and plasticity to adapt to heterotopic sites larger than other cell sources, and demonstrated their potential clinical use for articular cartilage repair.
However, lack of understanding of the involved molecular mechanisms limits the broader utilization of adult NCs for the regeneration of other cartilage types, e.g. the intervertebral disc (IVD). This proposal will establish fundamental understanding of the biological processes responsible for the plasticity of adult human NCs and offer a paradigm example of scientific and clinical synergies bridging developmental (epi)genetics and regenerative medicine.
We will:
• Establish whether Hox-negative adult NCs and embryonic CNCCs share similar transcriptomes, epigenomes and 3D chromatin architectures using single cell RNA-seq, ChIP-seq and capture HiC-seq assays.
• Assess whether NCs can epigenetically and transcriptionally adapt to the Hox-positive IVD environment, using co-culture and bioreactor-based organ culture models, and investigate the underlying molecular mechanisms.
• Verify the capacity of adult NCs to repair degenerated IVD cartilage.
• Use human autologous NCs for repair of IVD degeneration in a phase I clinical trial.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-SyG - Synergy grantInstytucja przyjmująca
4058 Basel
Szwajcaria