As células-tronco perivascular (PSC) é um romance classe de células-tronco para a regeneração do tecido ósseo semelhante a células-tronco mesenquimais (MSCs). PSCs pode ser isolado por FACS (classificação de células activadas por fluorescência) a partir de tecido adiposo adquiridos durante procedimentos padrão lipoaspiração, então combinada com um andaime osteoindutora para alcançar a formação de osso<em> In vivo</em>.
Células estaminais perivascular (PSC) pode ser isolado em números suficientes de tecidos múltiplas para fins de esquelético de engenharia de tecidos 1-3. CPPs são uma população FACS-classificada de "pericitos" (CD146 + CD34-CD45-) e de células adventícias '(CD146-CD34 + CD45-), cada qual temos anteriormente relatados para ter propriedades de células-tronco mesenquimais. PSCs, como MSCs, são capazes de sofrer diferenciação osteogénico, bem como secretam pró-osteogénico 1,2 citocinas. No presente protocolo, demonstramos a osteogenicity de PSCs em diversos modelos animais, incluindo uma bolsa de implantação muscular em SCID (Severe Combined imunodeficientes) camundongos SCID, um rato de defeito ósseo craniano e um defeito femoral segmentar (FSD) em ratos atímicos. O modelo de bolsa muscular na coxa é utilizado para avaliar a formação óssea ectópica. Defeitos de calvárias estão centradas no osso parietal e são standardly 4 mm de diâmetro (tamanho crítico) 8. FSDs são bicortical e são estabilizados comuma barra de polietileno e K-fios 4. O FSD descrita é também um defeito de tamanho crítico, o que não significativamente curar a si própria 4. Em contraste, se as células estaminais ou factores de crescimento são adicionados ao local do defeito, a regeneração óssea significativa pode ser apreciada. O objectivo geral do xeno-enxerto PSC é demonstrar a capacidade osteogénico deste tipo de célula em modelos de regeneração tanto ectópicos e ortotópico ósseas.
O isolamento de PSCs é bem descrito em outro lugar 1-3, incluindo uma publicação JOVE separadamente submetidos especificamente endereçamento protocolos de isolamento PSC e métodos. O objetivo específico deste artigo é descrever e demonstrar 3 protocolos para PSC in vivo pedido de formação óssea / regeneração. A bolsa muscular SCID mouse é um modelo comumente descrito para a formação óssea ectópica humana 7. Existem diferenças importantes entre ectópicos e ortotópico (defeito) modelos para osso, incluindo a interacção com parácrina hospedeiras células formadoras de osso 8, bem como uma abundância de factores osteogénicos sinalização presentes no microambiente defeito esquelético. Dois defeitos são apresentados aqui, um defect8 calvária e defeito segmentar femoral 4. Ambos estão bem documentados para ser crítico empresas (ou seja, não vai curar a sua própria).
Diferenças interessantes entre existem defeitos de calvárias e femoral. Primeiro, ocelular: interação celular entre PSCs xenografted e células endógenas é muito diferente. Em termos de um defeito calvária, PSCs interagir com a dura-máter subjacente (a camada mais externa das meninges), bem como os osteoblastos e células periosteais circunscrevem o local do defeito. Importante, a interacção entre as células implantadas e osteoblastos circundantes 8, ou células implantadas e dura subjacente (Levi et ai., No prelo) são críticos para células estaminais normais mediada osteogénese para prosseguir. Em termos do defeito femoral segmentar (FSD), PSCs xenografted são expostos a uma célula muito diferente e ambiente de citoquinas. Por exemplo, o local de FSD é composto da medula e que acompanha as células estaminais mesenquimais, bem como o endósteo, periósteo e de ossos longos osteoblastos. Teoricamente, cada célula tem sua própria reação à injúria, e cada um pode ter celular: interações celulares com xenoenxertos PSC.
Outras diferenças claras entre calváriae defeitos femorais. Os ossos calvárias inicialmente formar através de ossificação intramembranosa, enquanto que os ossos longos formar através de um intermediário de cartilagem (ossificação endocondral). Além disso, o processo de reparação pós-lesão também imita estas origens de desenvolvimento. Pós-FSD, cartilagem formação de calo é observada, ao passo que nenhum intermediário cartilagem é formado dentro de um defeito do osso parietal. Finalmente, a origem embrionária do crânio podem diferir do que a dos ossos longos. A maioria do crânio (incluindo células perivasculares – pericitos – em toda a região da cabeça) é derivado a partir da crista neural (mesectoderm), enquanto o esqueleto apendicular é de derivação mesoderme paraxial 9. Todas essas diferenças podem resultar em diferenças significativas em termos de PSC-mediada reparação óssea.
A utilização de PSCs tem várias vantagens sobre tradicionais derivadas de tecido adiposo células do estroma (ASC). PSCs não requerem cultura e são uma população purificada de células which não inclui outras células do estroma que não participam – e pode até mesmo regular negativamente – a diferenciação osteogênica, como as células endoteliais 10. Em contraste, por exemplo, análises clonais de ASC mostram que apenas uma subpopulação são capazes de sofrer diferenciação in vitro osteogénico 11. Em última análise, os esforços de engenharia de tecidos esqueléticos provavelmente incorporar um células estaminais osteocompetent (tais como PSCs) com factores de crescimento exógenos e um andaime osteocondutor (tais como HA-PLGA utilizado nos presentes métodos) de modo a melhor curar defeitos do esqueleto.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado pelo Prêmio de Pesquisa Translacional CIRM precoce II TR2-01821, NIH / NIDCR (subvenções R21 DE0177711 e RO1 DE01607), UC Discovery Grant 07-10677, AWJ e RKS têm T32 bolsas de formação prêmios (5T32DE007296-14), JNZ tem uma bolsa de formação CIRM (TG2-01169).