New ‘living bandage’ continuously delivers therapeutic proteins to speed wound healing
Rice scientists created a cytokine factory patch that uses engineered cells to release therapeutic proteins directly into chronic wounds over time.
Rice News - Rice UniversityEngineered “living bandages” could offer a new way to treat chronic wounds by delivering healing signals directly where the body needs them most. Researchers at Rice University developed a cytokine factory patch that continuously releases therapeutic proteins inside wounds.
https://interestingengineering.com/health/living-bandage-healing-protein-wound-patch
새로운 '생체 붕대'는 치료용 단백질을 지속적으로
공급하여 상처 치유 속도를 높입니다.
라이스 대학 과학자들은 유전자 조작 세포를 이용하여 만성 상처에 치료용 단백질을 시간이 지남에 따라 직접 방출하는 사이토카인 공장 패치를 개발했습니다
공학적으로 설계된 '생체 붕대'는 신체가 가장 필요로 하는 부위에 직접 치유 신호를 전달함으로써 만성 상처를 치료하는 새로운 방법을 제시할 수 있습니다. 라이스 대학교 연구진은 상처 부위에 치료용 단백질을 지속적으로 방출하는 사이토카인 생성 패치를 개발했습니다.
만성 상처는 신체가 조직 복구에 필요한 면역 신호를 유지하는 데 어려움을 겪는 경우가 많아 치료가 어렵습니다. 또한 기존 치료법은 상처 치유 단백질이 빠르게 분해되어 상처 부위에 오래 남아있지 못하는 한계에 직면해 있습니다
Wound-healing patches can vary in size and present indentations housing cytokine-secreting cells (right). In preclinical studies, delivery of cytokines using the patch supported accelerated wound healing: histology image show healed healthy skin (top left) vs. wounded skin (bottom left). (Photo by Jared Jones/histology slides courtesy of the Veiseh lab/Rice University 상처 치유 패치는 크기가 다양하며, 사이토카인을 분비하는 세포가 있는 함몰부를 가지고 있습니다(오른쪽). 전임상 연구에서 패치를 이용한 사이토카인 전달은 상처 치유 속도를 촉진하는 것으로 나타났습니다. 조직학 이미지는 치유된 건강한 피부(왼쪽 위)와 상처 입은 피부(왼쪽 아래)를 보여줍니다. (사진: Jared Jones/조직학 슬라이드 제공: Veiseh 연구실/라이스 대학교)
라이스 대학 연구팀은 유전자 조작 세포를 소형 공장처럼 활용하는 세포 기반 전달 플랫폼으로 패치를 설계했습니다. 이 세포들은 짧은 시간 동안 사이토카인을 방출하는 대신 장기간에 걸쳐 지속적으로 사이토카인을 생산합니다.
사이토카인은 염증, 면역 활동 및 조직 재생을 조절하는 신호 단백질입니다. 이 패치는 사이토카인을 상처 부위에 직접 전달함으로써 회복 기간 동안 안정적인 치유 환경을 유지하는 것을 목표로 합니다.
이 장치는 오미드 베이세 연구실에서 개발되었습니다. 연구진은 IL-10, IL-12 및 TGF-β를 포함한 사이토카인을 분비하도록 유전적으로 조작된 ARPE-19 세포를 생체 적합성 보호 매트릭스 내부에 캡슐화했습니다.
이 매트릭스는 영양소와 치료용 단백질이 물질을 통과하도록 하면서 유전자 조작 세포를 숙주 면역 체계로부터 보호합니다. 연구진은 이러한 구조가 국소적인 사이토카인 전달을 더 오랫동안 유지하는 데 도움이 된다고 밝혔습니다.
전임상 연구에서 해당 패치는 쥐와 돼지의 절제창 모델에서 치유 속도를 촉진했습니다. 이러한 결과는 조직 복구 과정에서 지속적이고 국소적인 면역 조절의 잠재력을 보여줍니다.
"이번 연구 결과는 지속적이고 국소적인 사이토카인 전달이 조직 복구에 관여하는 주요 생물학적 경로를 어떻게 지원할 수 있는지 보여줍니다."라고 베이세 박사는 말했습니다 . 그는 또한 상처 부위에 신호 전달 분자를 꾸준히 공급하면 신체의 자연 치유 반응을 더욱 효과적으로 활성화할 수 있다고 덧붙였습니다.
유전자 조작 세포가 작동 중
연구진은 또한 패치가 세포 수준에서 생물학적 활동에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다. RNA 시퀀싱 결과, 치료 후 상처 치유와 관련된 여러 경로가 활성화된 것으로 나타났습니다.
전사체 분석 결과, 조직 재생 및 면역 조절과 관련된 유전자들의 활성이 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 동물 모델에서 관찰된 빠른 치유 속도에 대한 분자적 설명을 제공한다.
이 플랫폼은 단일 치료 전략을 넘어 유연성을 제공합니다. 연구진은 과학자들이 유전자 조작 세포를 변형하여 다양한 사이토카인, 성장 인자 또는 치료용 단백질 조합을 생성할 수 있도록 시스템을 설계했습니다.
이러한 모듈형 구조는 다양한 상처 유형과 질병에 맞는 맞춤형 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 연구팀은 또한 생체 전자 기술과 함께 사용할 수 있는 최적화된 하이드로겔 매트릭스를 통합했습니다.
연구진은 사이토카인 공장 개념이 상처 치유 를 넘어 다양한 분야에 적용될 수 있다고 믿습니다 . 그들은 이 플랫폼이 지속적이고 특정 부위에 대한 면역 신호 전달이 필요한 질병에서 치료용 단백질의 국소 전달을 지원할 수 있다고 말했습니다. 라이스 대학교 생명공학과 조교수이자 이번 연구의 공동 저자인 크리스티안 슈라이브는 연구팀이 이제 사이토카인 전달 제어를 개선할 계획이라고 밝혔습니다.
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