| dc.description.abstract | Celleinnkapslingteknologi benytter biomaterialer for transplantasjon av celler og viser potensiale som et terapeutisk alternativ til behandling av diabetes type 1. Fagfeltet har kommet langt i utviklingen av kapsler for transplantasjon, men utviklingen av lav-inflammatoriske biomaterialer er krevende, og søket etter en fibrosefri kapsel pågår. I tillegg mangler kunnskap om biomaterialers evne til å unngå eller utvikle fibrose og må utforskes ytterligere. I søken etter en bedre bio(in)kompatibilitetsforståelse og en prediktiv in vitro modell for evaluering av biomaterialer ble kapsler av alginat, forskjellige typer løselig alginat, og kolesterolkrystaller (KK) undersøkt i to forskjellige prosedyrer for å belyse alternative forklaringer på forårsaket fibrose.
Fullblodsmodellen har vist sin verdi ved å predikere det inflammatoriske potensiale til kapsler. Basert på kunnskap fra fullblodsmodellen ble en ny langtids- in vitro eksperimentell (L-IVE) modell i 2D og 3D utviklet som et forsøk på å kunne bedre predikasjonen av overvekst-studier ved å beholde essensielle mekanismer for aktivering. Fenomenet "trent immunitet" har blitt beskrevet som det medfødte immunforsvarets evne til tilpasning når det blir utsatt for stimuli, noe som resulterer i en langvarig aktivering som gir bred ikke-spesifikk beskyttelse ved reinfeksjon. Denne evnen er undersøkt for å være en medvirkende faktor til patogenesen av fibrose. Ulike typer løselig alginat og KK ble undersøkt med hensyn til deres evne til å indusere trening.
Tre forskjellige alginat kapsler, tre forskjellige typer løselig alginat og KK ble inkubert i en L-IVE modell i 2D og 3D med perifere mononukleære blodceller (PBMC) i 14 dager, mens supernatanter ble høstet ved utvalgte tidspunkter for cytokinanalyse med Bio-Plex Multiplex-teknologi. Alginatkapslene induserte trender for cytokinfrigjøring observert i fullblodsmodellen, der trinnet med opsonisering av kapsler viste seg å være en viktig medvirkende faktor. Mengde cytokiner indusert av de løselige alginatene viste i noen tilfeller å være konsentrasjonsavhenging. SA-kapsel og løselig SA induserte relativt høye nivåer av cytokiner sentralt i fremmedlegeme-respons. Men, løselig SA induserte også delvis høye nivåer av anti-inflammatorisk IL-10 og IL-1ra. 2D- og 3D-modellen viste forskjellige responser. Løselige alginater ble observert til å indusere høyest nivåer av cytokiner i 2D, noe som kan være et resultat av polystyren som fremmer celleadhesjon. Kapslene induserte de høyeste nivåene av de pro-inflammatoriske cytokinene TNF, IL-1β og IL-6, samt kjemokinet GRO-α.
Fire forskjellige løselige alginater og KK ble undersøkt i deres evne til å indusere trening i humane monocytter ved analyse av cytokiner tilknyttet en trent fenotype. Ingen av betingelsene viste en spesifikk treningseffekt etter re-stimulering med LPS, inkludert den positive kontrollen β-glukan. SA bidro imidlertid til å opprettholde en forhøyet bakgrunnstimulering fem dager etter utvasking, av de inflammatoriske cytokinene TNF, IL-1β og IL-6 under komplementfrie forhold. Videre ble SA og HM observert til å være påvirket av tilstedeværelsen av komplement i kulturmediet. SA induserte en antatt toleranseeffekt av TNF, IL-1β og IL-6.
Avslutningsvis induserte kapslene og løselige alginater interessante trender som bør undersøkes videre for bedre forståelse av mekanismer som driver fibrose. Undersøkelse av monocyttmodning til makrofager kan gi omfattende informasjon til søket. Ytterligere studier av trent immunitet bør utføres før det er mulig å konkludere om løselige alginater og KK er i stand til å indusere trening av humane monocytter. | |
| dc.description.abstract | Cell encapsulation technology employs biomaterials for transplantation of cells and shows promise as a therapeutic option for the treatment of diabetes type 1. The field has come far in the development of microspheres for transplantation, but the development of low-inflammatory biomaterials has shown to be demanding, and the search for a fibrosis free microsphere is still ongoing. Additionally, knowledge about the biomaterials' ability to avoid or develop fibrosis is missing and needs to be further explored. In the search for a better bio(in)compatibility understanding and a predictive in vitro model for evaluation of biomaterials, alginate microspheres, different types of soluble alginate, and cholesterol crystals (CC) were investigated in two distinct procedures to illuminate alternative explanations that cause fibrosis.
The human whole blood (WB) model has shown its value in the prediction of microspheres' inflammatory potential. Based on the knowledge obtained from the WB model, a new long-term in vitro experimental (L-IVE) model in 2D and 3D was developed as an attempt for better prediction of long-term overgrowth studies, by keeping mechanisms essential for activation. The phenomenon of trained immunity has been described as the innate immunity's ability to adapt when exposed to stimuli, which results in a long-term activation that provides broad non-specific protection upon reinfection. This ability has been investigated for being a contributing factor to the pathogenesis of fibrosis. Different types of soluble alginate and CC were investigated in their ability to induce training.
Three different alginate microspheres, three different types of soluble alginate, and CC were incubated in a L-IVE model in 2D and 3D with peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) for 14 days, while supernatants were harvested at selected time points for cytokine analyzation by Bio-plex Multiplex technology. Alginate microspheres were able to induce trends of cytokine release observed in the WB model, where the step of the opsonization of microspheres showed to be an essential contributor. Induction of cytokines by soluble alginates showed in some cases to be concentration-dependent. Microbead SA and soluble SA induced relatively high levels of cytokines central in the foreign body response. However, soluble SA did also induce partly high levels of anti-inflammatory IL-10 and IL-1ra. The 2D and 3D model showed various responses. The cytokine secretion induced by the microspheres and CC tended to be more elevated following the 3D conditions as compared to the 2D cultivation.
Soluble alginates were observed to induce the highest levels of cytokines in 2D, which could be a result of polystyrene promoting cell-adherence. The microspheres were observed to induce the highest levels of the pro-inflammatory cytokines TNF, IL-1β, and IL-6, as well as, the chemokine GRO-α.
Four different soluble alginates and CC were investigated for inducing training in human monocytes by analyzation of cytokines describing a trained phenotype. None of the conditions showed a specific training effect after restimulation with LPS, including the positive control β-glucan. However, SA contributed to maintain an elevated background stimulation five days after wash-out for the inflammatory cytokines TNF, IL-1β, and IL-6 under complement-free conditions. Further, SA and HM were observed to be influenced by the presence of complement in the culture medium. SA induced a presumable tolerance effect of TNF, IL-1β, and IL-6. | |
