Mesenchymal stem cells (MSCs) have a differentiation potential towards osteoblastic lineage when they are stimulated with soluble factors or specific biomaterials. This work presents a novel option for the delivery of MSCs from human amniotic membrane (AM-hMSCs) that employs the bovine bone matrix Nukbone (NKB) as a scaffold.
Mesenchymal stem cells (MSCs) have a differentiation potential towards osteoblastic lineage when they are stimulated with soluble factors or specific biomaterials. This work presents a novel option for the delivery of MSCs from human amniotic membrane (AM-hMSCs) that employs bovine bone matrix Nukbone (NKB) as a scaffold. Thus, the application of MSCs in repair and tissue regeneration processes depends principally on the efficient implementation of the techniques for placing these cells in a host tissue. For this reason, the design of biomaterials and cellular scaffolds has gained importance in recent years because the topographical characteristics of the selected scaffold must ensure adhesion, proliferation and differentiation into the desired cell lineage in the microenvironment of the injured tissue. This option for the delivery of MSCs from human amniotic membrane (AM-hMSCs) employs bovine bone matrix as a cellular scaffold and is an efficient culture technique because the cells respond to the topographic characteristics of the bovine bone matrix Nukbone (NKB), i.e., spreading on the surface, macroporous covering and colonizing the depth of the biomaterial, after the cell isolation process. We present the procedure for isolating and culturing MSCs on a bovine matrix.
Il pair et régénération de tissuesis un des themain objectifs de la science médicale en raison d'une lésion dans un ororgan de tissu peut être invalidante et, dans certains cas, mortelles. Dans le contexte, les travailleurs de la santé et les chercheurs sont constamment à la recherche des techniques, des méthodes et des outils pour fournir de nouveaux Alternatives thérapeutiques promouvoir n'y processus paire régénération des tissus endommagés. Par conséquent, les sciences biomédicales ont porté sur l'étude des cellules souches mésenchymateuses (CSM), en particulier les cellules souches adultes, parce que cette lignée cellulaire représente un modèle idéal pour étudier le processus de régénération des tissus, en raison de son potentiel de se différencier pour ectodermique, mésodermique et endodermique lignées cellulaires Cependant, pour rendre la thérapie avec MSC une réalité, la caractérisation du potentiel thetherapeutic de MSC doit être accompagnée par la mise en œuvre de nouvelles techniques de culture cellulaire utilisant des biomatériaux et des échafaudages cellulaires qui garantissent le comportement souhaité des CSM dans le tissu hôte.
<pclass = "jove_content"> Le principal défi à relever dans la mise en œuvre d'une culture avec des cellules souches mésenchymateuses dans la régénération osseuse est d'obtenir l'adhésion cellulaire sur le biomatériau sélectionné, qui présente généralement une structure poreuse avec adistribution de pores allant de micromètres à millimètres ont été employés mais nécessitent souvent réactifs sophistiqués, des équipements et des procédures qui modifient le comportement des cellules. Ces procédures sont adaptés pour l'estimation in vitro, mais pas pour l'extrapolation et l'application dans des systèmes ouverts complexes, tels que l'homme ou dans des essais in vivo. Les techniques qui visent à assurer l'adhésion cellulaire aux topographies aléatoires, tels que les matériaux d'os poreux, ont été étudiés par l'adhérence de la matière au fond du puits de culture et de collagènes et polymères agarose employé. Pour ces méthodes, les cellules qui ont été ensemencées sur la surface ont été retenus dans les pores et sur la surface supérieure. Cependant, cet aspect ne peut être assurée dans un in vivosystème dans lequel les fluides corporels entourant le biomatériau pourraient glisser les cellules à partir du site souhaité sur supports poreux est l'utilisation d'une stimulation ultrasonique, ce qui nécessite un équipement sophistiqué, mais favorise l'expression de marqueurs ostéoblastiques dans des essais in vitro 5. L'utilisation de cultures en continu nécessite des bioréacteurs, qui garantissent une répartition homogène des nutriments dans le milieu de culture; Toutefois, un pourcentage significatif des cellules cultivées est perdue lors du remplacement du milieu de culture en raison de la vitesse d'écoulement qui est utilisé dans cette technique et le support adhérant aux parois de l'équipement. Ces problèmes augmentent la masse cellulaire qui est nécessaire pour ce type de culture et le temps d'obtention d'un nombre suffisant de cellules 7. Ainsi, la méthodologie présentée dans ce travail représente une technique qui doit être extrapolée à des systèmes in vivo parce que les cellules sont ensemencées dans des micro-masse sur une surface supérieure de matériau, et après l'appromangé des temps d'incubation, 60% de la masse cellulaire initial est respecté. De plus, cette technique ne nécessite pas l'addition d'inducteurs ostéoblastiques (par exemple, la dexaméthasone, l'acide ascorbique, ou le bêta-glycérophosphate) ou des stimuli ultrasoniques pour induire une différenciation ostéoblastique et le maintien du phénotype des ostéoblastes car NKB est un ostéoconducteur et échafaudages ostéoinducteurs 8, le procédé pour la culture des cellules souches mésenchymateuses à partir de la membrane amniotique humain (AM-CSMh) sur macroporeuse biomatériau osseux présenté dans ce travail representsapossibility à insérer des cellules dans le tissu osseux endommagé ou induire la différenciation de la lignée ostéoblastique.Les cellules souches qui ont été obtenues à partir de membrane amniotique humaine (figure 1) ont montré une morphologie de type fibroblaste, similaire à des cellules mésenchymateuses (figure 2) et sont principalement MSC. En outre, des essais de cytométrie en flux a révélé que ces cellules étaient positives pour les marqueurs de cellules mésenchymateuses (CD73, CD90, et CD105) et négatifs pour les marqueurs de lignée hématopoïétique (CD34, CD45) (figure 3). En outre, les AM-CSMh isolés dans ce travail présentent la capacité de former UFC (figure 6). De même, les cellules souches mésenchymateuses isolées dans ce formulaire conservé la capacité de se fixer osteoinductor biomatériau (Figure 4), et proliférer sur l'échafaud (Figure 5).
Pour ces raisons, la méthode de culture de AM-CSMh sur macroporeuse biomatériau osseuse qui a été utilisé dans ce travail représente une occasion d'insérer des cellules dans le tissu osseux blessés et induire sa différentiation à la lignée ostéoblastique. Ce système de culture ne nécessite pas l'addition d'inducteurs ostéoblastiques de maintenir le processus de différenciation ostéoblastique phénotype ostéoblastique et parce NKB est un matériau ostéoconducteur andosteoinductive 8. L'utilisation de tissus de déchets, tels que placenta humain, représente une alternative simple et éthique pour accéder à une population de cellules souches ayant le potentiel de se différencier en cellules souches mésenchymateuses, en comparaison avec d'autres sources qui impliquent fréquemment des méthodes invasives ou rendement cellulaire faible.
La méthode de culture proposé pourrait être extrapolée aux systèmes in vivo parce que les cellules sont ensemencées dans des micro-masse sur le matériau de surface supérieure, et les cellules colonisent et adhérer à la surface de biomatériau ensemble après les temps d'incubation appropriées. En outre, les réactifs sophistiqué, l'équipement et les procédures ne sont pas nécessaires, contrairement aux méthodes existantes lors de la mise en œuvre de cette technique sont les micro-masse Culturas ainsi que ladéposition lente et régulière de l'aliquote alvéolaire à la matière de se assurer que les cellules interagissent préférentiellement avec le biomatériau, et non avec le fond de la plaque. Un autre point essentiel est l'utilisation d'un matériau pré-humidifiée avant la culture des cellules, comme ce est garanti que les cellules auront les nutriments nécessaires à partir du milieu de culture quand ils sont intégrés dans le matériau, indépendamment se ils sont sur la surface ou dans les pores. Enfin, l'utilisation d'un biomatériau ostéoinducteur est essentielle à ce processus car il évite l'addition de facteurs externes pour induire et maintenir une différenciation ostéoblastique. La limitation de cette technique est qu'elle est basée sur le potentiel ostéoinducteur de la matrice bovine; toutefois, le système de culture proposé peut être extrapolé à ne importe quel matériau poreux avec une distribution de pores de 20 à 200 um. Par conséquent, la procédure présentée dans ce travail est une méthode alternative pour la culture de cellules souches mésenchymateuses dans divers matériaux tchapeau sont employés pour l'ingénierie tissulaire, en particulier pour la régénération osseuse.
The authors have nothing to disclose.
Nous reconnaissons la bourse et le soutien financier fourni par le Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT No.49887), Facultad de Medicina-UNAM DGAPA IN201510 et DGAPA IN216213; Salvador Correa Instituto Nacional de Perinatología de l'aide avec le matériel biologique; et Biocriss, SA de C. V pour le don Nukbone. Merci aussi à Ing. Héctor Martínez de l'IIM, UNAM et M en C Fabiola Gonzalez de CINVESTAV pour l'assistance technique.
sterile phosphate buffered saline | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 10010023 | cell culture |
penicillin-streptomycin | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 10378016 | cell culture |
FBS | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 26140111 | cell culture |
Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) with high glucose | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 11965118 | cell culture |
collagenase type II | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 17101015 | cell culture |
3mM calcium chloride | SIGMA_ALDRICH | C5670 | cell culture |
trypsin/0.5mM EDTA solution | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | R001100 | cell culture |
Trypan Blue solution | GIBCO,LIFE TECHNOLOGIES | 15250061 | cell culture |
phycoerythrin (PerCP)-conjugated CD73 | BD Pharmigen | 562245 | cytomery |
FITC- CD90, | BD Pharmigen | 562245 | cytomery |
PE-CD34 | BD Pharmigen | 562245 | cytomery |
FITC-CD45 | BD Pharmigen | 562245 | cytomery |
PE-CD105 | BD Pharmigen | 562245 | cytomery |
BD FACSCalibur Flow Cytometer | BD Pharmigen | BD FACSCalibur | cytomery |
alamarBlue (AB) | LIFE TECHNOLOGIES | DAL1025 | proliferation cell assay |
SUNRISE-reader | TECAN, Germany | Sunrise | proliferation cell assay |