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.
יש לשייך והתחדשות של tissuesis אחד יעדי themain של מדע הרפואה כי נגע בororgan רקמה יכול להיות incapacitating ו, בחלק ממקרים, קטלני. בהקשר, עובדי מערכת הבריאות וחוקרים מחפשים כל הזמן טכניקות, שיטות וכלים כדי לספק alternativesto הטיפולי החדש לקדם תהליך התחדשות זוג-שם של רקמות פגועות. לכן, מדעים ביו-רפואיים התמקדו במחקר של תאי גזע mesenchymal (MSCs), במיוחד בתאי גזע בוגרים, כי שושלת תא זה מייצגת מודל אידיאלי ללמוד את תהליך התחדשות הרקמות, בשל הפוטנציאל שלה כדי לבדל לectodermal, mesodermal, וendodermal שושלות תאים עם זאת, כדי להפוך את הטיפול עם תאי גזע מציאות, אפיון פוטנציאל thetherapeutic של MSCs חייב להיות מלווה ביישום של טכניקות תרבית תאים חדשות באמצעות ביו-חומרים ופיגומים סלולריים המבטיחים את ההתנהגות הרצויה של MSCs ברקמת המארח.
<pclass = "jove_content"> האתגר העיקרי להתגבר ביישום תרבות עם MSCs בהתחדשות עצם הוא להבטיח הידבקות תא על החומר ביולוגי שנבחר, אשר בדרך כלל מציג מבנה נקבובי עם adistribution נקבוביות הנע בין מיקרומטרים למילימטרים להיות מועסקת אבל לעתים קרובות דורש חומרים כימיים מתוחכמים, ציוד, ונהלים המשנים את התנהגותם של תאים. נהלים אלה מתאימים להערכה במבחנה, אך לא לניפוח והיישום במערכות פתוחות מורכבות, כגון אדם או במבחני vivo. טכניקות המתמקדות בהבטחת הידבקות תא לטופוגרפיות אקראיות, כגון חומרים נקבוביים עצם, נחקרו על ידי ההדבקה של החומר לתחתית בארות תרבות ומועסקות collagens ופולימרים agarose. לשיטות אלו, התאים שנזרעו על פני השטח נשמרו בנקבוביות ועל פני השטח העליונים. עם זאת, היבט זה לא ניתן להבטיח בin vivoמערכת, שבו נוזלי הגוף המקיפים את החומר הביולוגי יכולים לגרור את התאים מהאתר הרצוי על פיגומים נקבוביים היא השימוש בגירוי קולי, שדורש ציוד מתוחכם אבל מקדם את הביטוי של סמני osteoblastic במבחני חוץ גופית 5. השימוש בתרבויות רציפות דורשת bioreactors, אשר מבטיח הפצה הומוגנית של חומרים מזינים במדיום התרבות; עם זאת, אחוז משמעותי של התאים בתרבית הוא איבד בעת החלפת מדיום התרבות בשל קצב הזרימה המשמש בטכניקה זו והדבקות בינונית לקירות של הציוד. נושאים אלה מגדילים את המסה הסלולרית כי הוא הכרחי עבור סוג זה של התרבות והזמן להשגת מספר מספיק של תאים 7. לפיכך, המתודולוגיה שהוצגה בעבודה זו מייצגת טכניקה שצריכה להסיק לin vivo מערכות, כי התאים הם זורעים במייקרו-מסה על חומר משטח עליון, ולאחר נאות,אכלתי פעמים דגירה, 60% מהמסה הסלולרית הראשונית דבק. יתר על כן, טכניקה זו אינה דורשת תוספת של סלילי osteoblastic (למשל, dexamethasone, חומצה אסקורבית, או בטא-glycerophosphate) או גירויים קוליים כדי לגרום להתמיינות osteoblastic ותחזוקה של פנוטיפ תא העצם בגלל NKB היא osteoconductive ופיגומי osteoinductive 8, השיטה לתרבות של תאי גזע מהקרום מי שפיר האנושי (AM-hMSCs) על חומר ביולוגי עצם macroporous מוצג בrepresentsapossibility עבודה זו כדי להוסיף תאים לרקמת עצם פגוע ולגרום להתמיינות לשושלת osteoblastic.תאי הגזע שנלקחו ממי שפיר קרום אנושי (איור 1) הראו מורפולוגיה כמו פיברובלסטים-, בדומה לתאי mesenchymal (איור 2) והיו בעיקר MSCs. בנוסף, cytometry זרימת מבחני גילו כי תאים אלה היו חיוביים לסמני תא mesenchymal (CD73, CD90, וCD105) ושליליים עבור סמני שושלת hematopoietic (CD34, CD45) (איור 3). כמו כן, AM-hMSCs מבודד בעבודה זו יציג את היכולת להרכיב CFUs (איור 6). בדומה לכך, תאי גזע mesenchymal המבודדים בצורה זו נשמרים היכולת לצרף לחומר ביולוגי osteoinductor (איור 4), ומתרבה על הפיגום (איור 5).
מסיבות אלה, שיטת התרבות של AM-hMSCs על חומר ביולוגי עצם macroporous ששימשה בעבודה זו מהווה הזדמנות להכניס תאים בתוך רקמת עצם נפצעה ולגרום differentiation לשושלת osteoblastic. מערכת זו התרבות אינה דורשת תוספת של סלילי osteoblastic כדי לשמור על תהליך התמיינות פנוטיפ תא העצם וosteoblastic כי NKB הוא חומר andosteoinductive osteoconductive 8. השימוש ברקמות פסולת, כגון שליה אנושית, מייצג אלטרנטיבה פשוטה ואתית לגשת אוכלוסייה של תאי גזע בעלי הפוטנציאל להתמיין לתאי גזע, בהשוואה למקורות אחרים שלעתים קרובות כרוכים בשיטות פולשניות או תשואת תא נמוכה.
שיטת התרבות המוצעת ניתן להסיק לin vivo מערכות, כי התאים הם זורעים במייקרו-מסה על חומר המשטח העליון, והתאים ליישב ולדבוק בכל פני השטח הביולוגי לאחר הפעמים הדגירה המתאימות. יתר על כן, חומרים כימיים, ציוד ונהלים מתוחכמים אינם נדרשים, בניגוד לשיטות קיימות בעת יישום טכניקה זו cultureas מיקרו-מסה ובתצהיר איטי ויציב של aliquot הסלולרי על החומר כדי להבטיח שהתאים מעדיפים אינטראקציה עם החומר הביולוגי, ולא עם החלק התחתון של הצלחת. עוד נקודה קריטית היא השימוש בחומר-רטוב מראש לפני culturing התאים, כמו זו מבטיחה כי התאים יצטרכו את חומרים מזינים הדרושים ממדיום התרבות כשהם משולבים בחומר ללא קשר אם הם על פני השטח או בתוך הנקבוביות. לבסוף, השימוש בחומר ביולוגי osteoinductive הוא קריטי לתהליך זה כי זה ימנע את התוספת של גורמים חיצוניים כדי לעורר ולשמור על בידול osteoblastic. המגבלה של השיטה היא שהיא מבוססת על פוטנציאל osteoinductive של מטריצת השור; עם זאת, במערכת התרבות המוצעת ניתן להסיק לכל חומר נקבובי עם הפצה נקבובית של 20 עד 200 מיקרומטר. לכן, ההליך שהוצג בעבודה זו היא שיטה אלטרנטיבית לculturing תאי גזע mesenchymal בt חומרים השוניםכובע מועסק להנדסת רקמות, במיוחד להתחדשות עצם.
The authors have nothing to disclose.
אנו מכירים את המלגה ותמיכה כספית הניתנת על ידי Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT No.49887), Facultad de Medicina-UNAM DGAPA IN201510 וDGAPA IN216213; סלבדור קוראה של Instituto Nacional de Perinatología לעזרה עם החומר הביולוגי; וBiocriss, SA de ג V על תרומת Nukbone. כמו כן תודה לאינג. הקטור מרטינז של IIM, UNAM וM en C פביולה גונזלס של CINVESTAV לקבלת סיוע טכני.
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 |