Produzione e somministrazione di Therapeutic staminali mesenchimali / stromali cellulare (MSC) Spheroids innescato in Culture 3-D, in condizioni Xeno-free

Staminali mesenchimali / cellule stromali (MSC) hanno mostrato un grande potenziale di vari approcci medicina rigenerativa. MSC sono stati inizialmente isolato come componente stromale del midollo osseo, ma da allora sono stati ottenuti da numerosi altri tessuti adulti, tra tessuto adiposo ^{1, 2, 3.} È interessante notare che il metodo di isolamento principale abbraccia la notevole proprietà di MSC di aderire saldamente plastica coltura tissutale in presenza di siero fetale bovino (FBS). Sebbene questa tecnica tradizionale isolamento consente una facile e rapida espansione delle MSC in due dimensioni (2D) cultura, è anche molto artificiale e ignora significato del ambiente nativo tridimensionale (3D) che porta alla perdita potenziale di importanti caratteristiche cellulari ^{4, 5 , 6.} Pertanto, lo studio delle MSC in colture 3D, chesono più fisiologico di culture 2D tradizionali, è emerso nella ricerca di "diminuiti perduti /" caratteristiche MSC. Inoltre, grande interesse è salito a identificare le condizioni (XF) senza xeno chimica definita per la cultura MSC e l'attivazione, e quindi rendere le cellule più suscettibili per le applicazioni cliniche.

Molti studi sono stati pubblicati che dimostrano la cultura 3D di MSC sia in biomateriali e come aggregati sferici o sferoidi. MSC in biomateriali sono stati inizialmente progettati per tecniche di ingegneria tissutale per sostituire i tessuti danneggiati con ponteggi cellule testa di serie, mentre le culture sferoidali di cellule staminali mesenchimali sono stati visti come un modo per capire il comportamento MSC in vivo dopo la somministrazione delle cellule per le terapie in studi pre-clinici o clinici ^{4, 5, 7.} È interessante notare che, MSC formano sferoidi spontaneamente quando l'aderenza alla plastica coltura dei tessuti non è consentito^{8, 9, 10.} Tradizionalmente, l'aggregazione delle cellule è stato facilitato da metodi pallone filatore o tecniche di sovrapposizione liquidi, metodi utilizzati inizialmente nella biologia del cancro negli sforzi per cercare di imitare il microambiente tumorale. Più di recente, ulteriori metodi sono emersi che dimostrano l'aggregazione delle cellule in piatti della cultura pre-rivestito con prodotti chimici specifici per prevenire cellula-plastica adesione ^{4, 5, 6.} Uno dei metodi più semplici ed economiche per generare sferoidi MSC è loro cultura in gocce appesi, una tecnica che è stato spesso usato per produrre corpi embrionali da cellule staminali embrionali. Con appendere cultura tecnica goccia, l'adesione delle cellule alla plastica coltura tissutale è impedito sospendendo le cellule in una goccia di mezzo sul lato inferiore del coperchio coltura tissutale piatto e permettendo la gravità per facilitare AGGREG cellulezione nel vertice della goccia. La dimensione sferoide può essere facilmente manipolata cambiando la concentrazione cellulare o il volume di goccia, rendendo culture goccia pendente particolarmente facili da controllare.

I primi studi sulla cultura 3D di cellule staminali mesenchimali hanno dimostrato differenze radicali nelle caratteristiche delle cellule in 3D rispetto alle loro controparti 2D ^{6, 8, 9.} Allo stesso tempo, i rapporti hanno dimostrato che gli effetti benefici di MSC in vivo affidamento sulla loro capacità di diventare attivato da stimoli microambientali e, in risposta, per produrre anti-infiammatori e immunomodulante fattori di ^11. È interessante notare che molti di questi fattori come la prostaglandina E2 (PGE2), fattore di necrosi tumorale-stimolata gene 6 (TSG6), e il fattore di crescita degli epatociti (HGF) sono state prodotte in quantità molto più grandi da sferoidi MSC rispetto MSC tradizionali 2D spianando la strada per la idea diutilizzando colture 3D per attivare le cellule ^{8, 12, 13.} Inoltre, l'attivazione genica in colture 3D apparve ricapitolare meccanismi, almeno in parte, di attivazione delle cellule dopo l'iniezione in topi ^12. Attivando MSC prima del loro utilizzo negli esperimenti, gli effetti delle cellule potrebbero essere prolungati e più prominente come l'effetto MSC tradizionale in vivo è spesso ritardata e transitori, e può essere descritto come "mordi e fuggi". Nel corso degli ultimi anni, importanti studi funzionali utilizzando sferoidi MSC hanno dimostrato che essi possono sopprimere le risposte infiammatorie e modulare l'immunità in vivo influenzando cellule effettrici come i macrofagi, cellule dendritiche, neutrofili, e le cellule T che fanno sferoidi una forma interessante di MSC innescato ^{2 , 3.} Inoltre, la produzione di molecole anti-cancro, come interleukin-24 (IL-24) e fattore di necrosi tumorale-correlati indurre apoptosi-ligando (TRAIL), sono aumentati in colture 3D di MSC rispetto al monostrato MSC, un fenomeno che potrebbe essere sfruttata per terapie antitumorali mirate ^{8, 10, 14.}

Come la cultura tradizionale MSC richiesto non solo l'uso di colture di tessuto di plastica, ma anche FBS, un altro ostacolo per rendere sferoidi MSC più suscettibili per uso clinico aveva da superare. Per affrontare questo ostacolo, abbiamo recentemente dimostrato formazione di sferoidi MSC sotto specifiche condizioni XF chimicamente definite e stabilito che le sferoidi MSC risultanti sono stati attivati per produrre le stesse molecole anti-infiammatori e anti-cancro come sferoidi generati in condizioni con FBS ^14. Qui, questi risultati sono presentati in diversi protocolli dettagliati che dimostrano la generazione di cellule staminali mesenchimali pre-attivati ​​nelle culture 3D utilizzando XFmedia. Inoltre, i protocolli vengono presentati che descrivono metodi efficaci per valutare i livelli di attivazione delle cellule staminali mesenchimali per quanto riguarda le loro anti-infiammatorio, anti-cancro effetti, insieme con un metodo pratico per trasportare sferoidi intatte in topi.