استخدام الخلايا الجذعية البشرية ارتشاح لتجديد العظام
Summary
الخلايا الجذعية البشرية حول الوعاء (الأمنية) هي الخلايا الجذعية فئة جديدة لتجديد الأنسجة العظمية مشابهة للخلايا الجذعية الوسيطة (MSCS). يمكن أن تكون معزولة الأمنية الخاصة من قبل نظام مراقبة الأصول الميدانية (مضان الفرز الخلية تفعيلها) من الأنسجة الدهنية المشتراة خلال إجراءات عملية شفط الدهون قياسي، ثم مجتمعة مع سقالة محرض عظمي لتحقيق تكوين العظام<em> في الجسم الحي</em>.
Abstract
يمكن عزل الخلايا الجذعية البشرية حول الوعاء (الأمنية) في أعداد كافية من الأنسجة لأغراض متعددة من الهيكل العظمي والأنسجة 1-3 الهندسة. الأمنية الخاصة ويبلغ عدد سكانها FACS-فرزها من "pericytes '(CD146 + CD34، CD45-) و" خلايا براني "(CD146-CD34 + CD45-)، كل واحدة منها نحن في تقارير سابقة إلى أن خصائص الخلايا الجذعية الوسيطة. شركات الأمن الخاصة، مثل اللجان الدائمة، قادرة على الخضوع لتفريق المكونة للعظم، وكذلك تفرز السيتوكينات 1،2 الموالية للالمكونة للعظم. في هذا البروتوكول، علينا أن نبرهن على osteogenicity من شركات الأمن الخاصة في النماذج الحيوانية عدة بما في ذلك زرع عضلة الحقيبة في SCID (العوز المناعي المشترك الشديد) الفئران، وهو خلل SCID قبي الماوس وعيب الفخذ قطعي (FSD) في الفئران athymic. يتم استخدام الحقيبة عضلة الفخذ نموذج لتقييم خارج الرحم تكوين العظام. وتتركز عيوب قبي على العظم الجداري وهي standardly 4 ملم وقطرها (الحجم حاسمة) 8. FSDs هي bicortical واستقرت معشريط البولي ايثيلين و 4 K-الأسلاك. وFSD صفها هو أيضا عيب حجم الحرجة، والتي لا تلتئم بشكل ملحوظ في 4 الخاصة بها. في المقابل، إذا تم إضافة الخلايا الجذعية أو عوامل النمو إلى موقع الخلل، يمكن أن يكون موضع تقدير كبير تجديد العظام. الهدف العام المتمثل في xenografting PSC هو للتدليل على قدرة عظمية من هذا نوع من الخلايا في كل من حمل خارج الرحم وorthotopic نماذج تجديد العظام.
Protocol
Discussion
يوصف جيدا عزلة الأمنية الخاصة 1-3 في مكان آخر، بما في ذلك منشور [جوف] المقدمة على حدة تتناول على وجه التحديد بروتوكولات العزلة PSC والأساليب. غرض محدد من هذه المقالة لوصف وشرح 3 بروتوكولات لتطبيق PSC في الجسم الحي لتكوين العظام / تجديد. عضلة الماوس SCID الحقيبة هو نموذج الشائع وصفها للخارج الرحم تكوين العظام البشرية 7. وجود اختلافات مهمة بين النماذج (العيب) خارج الرحم وorthotopic عن العظام، بما في ذلك التفاعل نظير الصماوي مع خلايا العظام المكونة للمضيف 8، فضلا عن وفرة من العوامل المكونة للعظم الإشارات موجودة في المكروية خلل الهيكل العظمي. وتعرض اثنين من العيوب هنا، وdefect8 قبي وعيب قطعي الفخذ 4. كلاهما موثقة جيدا إلى أن تكون حاسمة الحجم (أي لن تلتئم من تلقاء نفسها).
الاختلافات المثيرة للاهتمام وجود عيوب بين قبي والفخذ. أولا،الخلية: التفاعل بين الخلية الأمنية الخاصة xenografted والخلايا الذاتية هي مختلفة جدا. من حيث وجود خلل قبي، الأمنية التفاعل مع الأم الجافية الأساسية (الطبقة الخارجية للسحايا)، فضلا عن تلك الخلايا بانية العظم والخلايا سمحاقي يقيد موقع الخلل. الأهم من ذلك، التفاعل بين الخلايا المزروعة وبانيات المحيطة 8، أو الخلايا المزروعة ودورا وراء (ليفي وآخرون، تحت الطبع) ذات أهمية حاسمة لالخلايا الجذعية العادية توسط تكون العظم والمضي قدما. من حيث خلل في القطعة الفخذ (FSD)، ويتعرض الأمنية xenografted إلى زنزانة مختلفة جدا، والبيئة خلوى. على سبيل المثال، ويتكون الموقع من FSD الجذعية وخلايا اللحمة المتوسطة المرافق له، وكذلك في بطانة، السمحاق وبانيات العظام الطويلة. نظريا، كل خلية لديها رد فعل الخاصة به إلى الإصابة، وبعضهم قد يكون خلية: التفاعلات الخلية مع xenografts PSC.
فروق واضحة بين وجود غيرها من قبيوالعيوب الفخذ. عظام قبي تشكل في البداية من خلال التعظم الغشائي، في حين أن العظام الطويلة تشكل من خلال وسيط الغضروف (غضروفي التحجر). وعلاوة على ذلك، فإن عملية تعويضية بعد الاصابه أيضا يقلد هذه الأصول التنموية. بعد FSD، ويلاحظ غضروف تشكيل الكالس، في حين لم تتشكل المتوسطة الغضروف داخل الجداري خلل العظام. أخيرا، قد يكون منشأ جنينية من الجمجمة تختلف عن تلك في العظام الطويلة. مشتق من قمة العصبية (mesectoderm)، في حين أن الهيكل العظمي الزائدي هو من اشتقاق الأديم المتوسط مجاور للمحور (9) والغالبية العظمى من الجمجمة (في منطقة الرأس كله بما في ذلك الخلايا المحيطة بالأوعية – – pericytes). ربما كل هذه الاختلافات تؤدي إلى اختلافات كبيرة في مجال إصلاح العظام PSC بوساطة.
استخدام شركات الأمن الخاصة لديها العديد من الفوائد على الخلايا الدهنية المشتقة من انسجة التقليدية (ASCs). الأمنية الخاصة لا تتطلب ثقافة وتمثل سكان خلية تنقية مبادرة الخوذ البيضاءالفصل لا يتضمن الخلايا اللحمية الأخرى التي لا تشارك في – ويمكن أن تنظم حتى سلبا – التمايز المكونة للعظم، مثل الخلايا البطانية 10. في المقابل، على سبيل المثال، تحليلات نسيلي من ASCs تبين أن فقط جزء من السكان قادرون على تمييز تمر المكونة للعظم في المختبر 11. في النهاية، سوف الهيكل العظمي جهود هندسة الأنسجة تتضمن على الارجح الخلايا الجذعية osteocompetent (مثل شركات الأمن الخاصة) مع عوامل النمو الخارجية وسقالة osteoconductive (مثل HA-PLGA المستخدمة في الأساليب الحالية) وذلك لرأب أفضل العيوب الهيكل العظمي.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل في وقت مبكر بالحركة CIRM جائزة البحث الثاني TR2-01821، المعاهد الوطنية للصحة / NIDCR (منح R21 DE0177711 وDE01607 RO1)، جامعة كاليفورنيا في اكتشاف جرانت 07-10677، AWJ وRKS يكون T32 تدريب الزمالات الجوائز (5T32DE007296-14)، JNZ لديه زمالة التدريبية CIRM (TG2-01169).
References
- Crisan, M. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs. Cell Stem Cell. 3, 01-13 (2008).
- Chen, C. W. Perivascular multi-lineage progenitor cells in human organs: regenerative units, cytokine sources or both. Cytokine Growth Factor Rev. 20, 429-434 (2009).
- Corselli, M., Chen, C. W., Crisan, M., Lazzari, L., Peault, B. Perivascular ancestors of adult multipotent stem cells. Arterioscler. Thromb Vasc. Biol. 30, 1104-1104 (2010).
- Zara, J. Nell-1 enhances bone regeneration in a rat critical sized femoral segmental defect model. Plast. Reconstr. Surg. , (2010).
- James, A. W. Deleterious Effects of Freezing on Osteogenic Differentiation of Human Adipose-Derived Stromal Cells In Vitro and In Vivo. Stem Cells Dev. 20, 427-439 (2011).
- Lee, M., Chen, T. T., Iruela-Arispeb, M. L., Wu, B. M., Dunn, J. C. Y. Modulation of protein delivery from modular polymer scaffolds. Biomaterials. 28, 1862-1870 (2007).
- Aghaloo, T. A study of the role of nell-1 gene modified goat bone marrow stromal cells in promoting new bone formation. Mol. Ther. 15, 1872-1880 (2007).
- Levi, B. Human Adipose-Derived Stromal Cells Stimulate Autogenous Skeletal Repair via Paracrine Hedgehog Signaling with Calvarial Osteoblasts. Stem Cells Dev. 20, 243-257 (2011).
- Leucht, P. Embryonic origin and Hox status determine progenitor cell fate during adult bone regeneration. Development. 135, 2845-2854 (2008).
- Rajashekhar, G. IFATS collection: Adipose stromal cell differentiation is reduced by endothelial cell contact and paracrine communication: role of canonical Wnt signaling. Stem Cells. 26, 2674-2681 (2008).
- Zuk, P. A. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 13, 4279-4295 (2002).
