Διδακτορικός Φοιτητής
Αντώνιος Κόρδας

Email

akordas@materials.uoc.gr

Θέμα διδακτορικού

Τρισδιάστατα Ικριώματα για Αναγέννηση Ιστών

Three-Dimensional Scaffolds for Tissue Regeneration

Επιβλέπων

Ρανέλλα Ανθή, Ερευνήτρια Γ’ , Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας

Επιτροπή

Ρανέλλα Ανθή, Ερευνήτρια Γ’ , Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας

Καλλιόπη Βελώνια, μόνιμη επίκουρη καθηγήτρια ΤΕΤΥ

Μαρία Φαρσάρη, Ερευνήτρια Α’ , Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας, Ηράκλειο Κρήτης

Περίληψη

Η in vivo μελέτη της αλληλεπίδρασης του Ανοσοποιητικού με το Κεντρικό Νευρικό Σύστημα είναι ιδιαίτερα δύσκολη λόγω της δυναμικής αλληλεπίδρασης και πολυπλοκότητας των δύο συστημάτων και γι’ αυτό είναι απαραίτητη η προσομοίωση εγκεφαλικών λειτουργιών και αλληλεπιδράσεων με το Ανοσοποιητικό Σύστημα in vitro. Κρίνεται λοιπόν χρήσιμη η ανάπτυξη ενός in vitro πειραματικού μοντέλου μελέτης της μυελίνωσης νευραξόνων. Είναι γνωστό επίσης πως κυτταρικές λειτουργίες, όπως, η προσκόλληση, ο προσανατολισμός, ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση των κυττάρων, επηρεάζονται από την εξωκυττάρια μήτρα μέσω μηχανικών και χημικών ερεθισμάτων που δέχονται από αυτήν. Ως αποτέλεσμα, τα κύτταρα παρουσιάζουν μεγάλο εύρος μορφολογιών και μεγεθών ανάλογα με τα τοπογραφικά ερεθίσματα που δέχονται, μεταβάλλοντας αντίστοιχα τις παραπάνω λειτουργίες τους. Εδώ προτείνουμε την ανάπτυξη ενός 3Δ in vitro πειραματικού μοντέλου μυελίνωσης της νευρικής κυτταρικής σειράς Ν2Α από γλοιακά Schwann κύτταρα (SW10). Προηγούμενα πειράματα της ομάδας με διαφορετικές συνθήκες καλλιέργειας σε τυπικές επιφάνειες γυαλιού υποδεικνύουν ως υποσχόμενο μοντέλο μυελίνωσης την συγκαλλιέργεια SW10/N2A κυττάρων για διάστημα μεγαλύτερο των 3-4 εβδομάδων. Συγκεκριμένα, στις καλλιέργειες εκείνες στις οποίες αναπτύχθηκαν αρχικά τα Schwann κύτταρα και στην συνέχεια προστέθηκαν τα νευρικά κύτταρα είχαμε ισχυρές ενδείξεις επιτυχής μυελίνωσης αξόνων (συγκαλλιέργεια για 28 μέρες). Στην παρούσα εργασία καλούμαστε να δημιουργήσουμε ένα 3D βιομιμητικό πειραματικό μοντέλο για τον προσδιορισμό του κατάλληλου πρωτοκόλλου για τη συγκαλλιέργεια SW10 και N2A κυττάρων σε 3D ικριώματα υβριδικού φωτοπολυμερούς υλικού (MAPMTS, DMAEMA, ZPO) και τη δημιουργία 3D λειτουργικού νευρικού δικτύου. Σε αρχικά πειράματα παρατηρήθηκε ικανοποιητική ανάπτυξη κυττάρων στα 3D ικριώματα υβριδικού φωτοπολυμερούς υλικού και επιπλέον είναι εμφανής μια κατευθυντικότητα στην ανάπτυξη των αξόνων των Ν2Α. Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι ο καθορισμός του κατάληλου ικριώματος (αρχιτεκτονική-τοπογραφία) αλλά και των συνθηκων συγκαλλιέργειας των SW10 και N2A (αριθμός κυττάρων, χρόνος καλλιέργιεας) για τη δημιουργία λειτουργικού 3Δ νευρικού δικτύου. Η λειτουργικότητα του δικτύου θα ελεγχθεί με βιοχημικές (ανοσοïστοχημεία,ELISA,WESTRN BLOT) και μοριακές δοκιμές (RT-PCR, proteomics). Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής αναμένεται να συμβάλουν καθοριστικά στη δημιουργία ενός in vitro πειραματικού μοντέλου μελέτης νευρικών κυτταρικών διεργασιών (π.χ. διαδικασία μυελίνωσης/απομυελίνωσης νευριτών) και ν’ αποτελέσουν εργαλείο για τη μελέτη νευροεκφυλιστικών ασθενειών.

Abstract

The in vivo study of the interaction between the Immune System and the Central Nervous System is particularly difficult due to the dynamic interaction and complexity of the two systems. Therefore, the development of an in vitro experimental model for the study of the myelination of axons is deemed essential. It is common knowledge that cellular responses like adhesion, orientation, proliferation and differentiation are affected by chemical, mechanical and topographical stimuli received by the extracellular matrix. As a result, cells exhibit a wide range of morphologies and sizes in accordance with the topographic stimuli they receive, consequently altering their aforementioned responses. We propose the development of a 3D in vitro experimental model for the myelination of the N2A neuronal cell line from glial Schwann cells (SW10). Previous experiments with different culture conditions on conventional glass surfaces suggest the co-culture of SW10/ N2A cells for a period longer than 3-4 weeks as the potential myelination model. Specifically, there were strong indications of successful axon myelination regarding the cultures that Schwann cells were initially grown followed by addition of the nerve cells (co-culture for 28 days). In this study we aim to develop a 3D biomimetic experimental model to determine the suitable protocol for the co-culture of SW10 an N2A cells in 3D scaffolds of hybrid photopolymer materials (MAPMTS, DMAEMA, ZPO) and the creation of a functional 3D neural network. In initial experiments using hybrid photopolymerized 3D scaffolds an extensive cell growth was observed. Moreover, a direction towards the development of the N2A axons is apparent. The aim of the proposed thesis is the determination of the proper scaffold (architecture, topography) and the SW10 and N2A co-culture conditions (cell number, culture time) for the development of a functional 3D neural network. The functionality of the network will be tested by biochemical (Immunohistochemistry, ELISA, WESTERN BLOT) and molecular methods (RT-PCR, proteomics). The results are expected to decisively contribute in the development of an in vitro experimental model for the study of nerve cell processes (i.e. myelination/ demyelination of neurites) and to become a tool for the study of neurodegenerative diseases.

facebook icon