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.
Ci accoppiare e rigenerazione di tissuesis uno degli obiettivi themain della scienza medica perché una lesione in una ororgan tessuto può essere invalidante e, in alcuni casi, letali. Nel contesto, la salute dei lavoratori e dei ricercatori sono costantemente alla ricerca di tecniche, metodi e strumenti per fornire nuovo Alternative terapeutico promuovere ci processo paio-rigenerazione del tessuto danneggiato. Pertanto, le scienze biomediche sono concentrati sullo studio delle cellule staminali mesenchimali (MSC), in particolare le cellule staminali adulte, perché questa linea cellulare rappresenta un modello ideale per studiare il processo di rigenerazione dei tessuti, grazie alla sua capacità di differenziarsi a ectodermica, mesodermica, e endodermico linee cellulari Tuttavia, per rendere la terapia con cellule staminali mesenchimali una realtà, la caratterizzazione del potenziale thetherapeutic di MSC deve essere accompagnata dalla realizzazione di nuove tecniche di coltura cellulare utilizzando biomateriali e ponteggi cellulari che garantiscono il comportamento desiderato delle cellule staminali mesenchimali del tessuto ospite.
<pclass = "jove_content"> La sfida principale da superare nell'attuazione di una cultura con MSC nella rigenerazione ossea è quello di garantire l'adesione cellulare sul biomateriale selezionata, che presenta generalmente una struttura porosa con adistribution dei pori che variano da micrometri a millimetri sono stati impiegati ma spesso richiedono reagenti sofisticati, attrezzature e procedure che alterano il comportamento delle cellule. Queste procedure sono adatti per la stima in vitro, ma non per l'estrapolazione e implementazione in sistemi aperti complessi, come umano o in saggi in vivo. Tecniche che si concentrano sulla garanzia adesione delle cellule al topografie casuali, come materiali porosi ossee, sono stati studiati per l'adesione del materiale nei pozzetti di coltura e collageni e polimeri impiegati agarosio. Per questi metodi, le cellule che sono state seminate in superficie sono state conservate nei pori e sulla superficie superiore. Tuttavia, questo aspetto non può essere garantita in un in vivosistema, in cui i fluidi corporei che circondano il biomateriale potrebbe trascinare le cellule dal sito desiderato scaffold porosi è l'uso della stimolazione ad ultrasuoni, che richiede attrezzature sofisticate ma promuove l'espressione di marcatori osteoblastiche nei test in vitro 5. L'uso di colture continue richiede bioreattori, che garantiscono una distribuzione omogenea dei nutrienti nel terreno di coltura; Tuttavia, una percentuale significativa delle cellule in coltura viene perso durante la sostituzione del mezzo di coltura a causa della portata che viene utilizzato in questa tecnica e l'adesione alle pareti mezzo dell'apparecchiatura. Questi problemi aumentano la massa cellulare che è necessario per questo tipo di coltura e il tempo per ottenere un numero sufficiente di cellule 7. Così, il metodo presentato in questo lavoro rappresenta una tecnica che dovrebbe essere estrapolata a sistemi in vivo perché le cellule vengono seminate in micro-massa su un materiale superficie superiore, e dopo l'ademangiato tempi di incubazione, il 60% della massa cellulare iniziale sia rispettato. Inoltre, questa tecnica non richiede l'aggiunta di induttori osteoblastiche (p.es. desametasone, acido ascorbico, o beta-glicerofosfato) o stimoli ultrasuoni per indurre differenziazione osteoblastica e mantenimento del fenotipo osteoblasti perché NKB è un osteoconduttiva e ponteggi osteoinduttive 8, il metodo per la cultura della MSC dalla membrana amniotica umana (AM-hMSCs) su biomateriali osso macroporosa presentato in questo representsapossibility lavoro per inserire cellule in tessuto osseo danneggiato e indurre la differenziazione alla stirpe osteoblastica.Le cellule staminali che sono stati ottenuti dalla membrana amniotica umana (Figura 1) mostrano una morfologia simile fibroblasti, simili alle cellule mesenchimali (Figura 2) ed erano principalmente MSC. Inoltre, citometria a flusso test hanno rivelato che queste cellule sono stati positivi per i marcatori di cellule mesenchimali (CD73, CD90 e CD105) e negativo per i marcatori lignaggio ematopoietici (CD34, CD45) (Figura 3). Inoltre, le AM-hMSCs isolato in questo lavoro presentano la capacità di formare CFU (Figura 6). Analogamente, le cellule staminali mesenchimali isolate in questa forma mantenuto la possibilità di collegare al osteoinductor biomateriale (figura 4), e proliferare sul ponteggio (Figura 5).
Per queste ragioni, il metodo di coltura AM-hMSCs sul biomateriale macroporosa osso che è stato utilizzato in questo lavoro rappresenta un'opportunità per inserire le celle all'interno del tessuto osseo danneggiato e indurre il differentiation alla stirpe osteoblastica. Questo sistema di coltura non richiede l'aggiunta di induttori osteoblastiche per mantenere il processo di differenziazione degli osteoblasti e fenotipo osteoblastico perché NKB è un materiale osteoconduttivo andosteoinductive 8. L'uso di tessuti di scarto, come placenta umana, rappresenta una semplice ed etico alternativo per accedere a una popolazione di cellule staminali con il potenziale di differenziarsi in MSC, in confronto con altre sorgenti che coinvolgono frequentemente metodi invasivi o resa cella bassa.
Il metodo proposto coltura potrebbe essere estrapolato per sistemi in vivo perché le cellule vengono seminate in micro-massa sul materiale superficie superiore, e le cellule colonizzare e aderire alla intera superficie biomateriale dopo i tempi di incubazione appropriati. Inoltre, i reagenti sofisticate, le attrezzature e le procedure non sono richieste, a differenza dei metodi esistenti nell'attuazione di questa tecnica sono i cultureas micro-massa e ladeposizione lenta e costante dell'aliquota cellulare sul materiale per garantire che le cellule interagiscono preferenzialmente con il biomateriale, e non con il fondo della piastra. Un altro punto critico è l'uso di materiale pre-umidificato prima coltivando le cellule, in quanto ciò assicura che le cellule avranno i nutrienti necessari dal mezzo di coltura quando sono integrati nel materiale indipendentemente se sono sulla superficie o all'interno dei pori. Infine, l'uso di un biomateriale osteoinduttiva è fondamentale per questo processo perché evita l'aggiunta di fattori esterni per indurre e mantenere la differenziazione osteoblastica. La limitazione della tecnica è che si basa sul potenziale osteoinduttivo della matrice bovina; Tuttavia, il sistema di coltura proposto può essere estrapolata a qualsiasi materiale poroso con una distribuzione dei pori da 20 a 200 micron. Pertanto, la procedura presentata in questo lavoro è un metodo alternativo per la coltura di cellule staminali mesenchimali in materiali diversi tcappello sono impiegati per l'ingegneria tissutale, soprattutto per la rigenerazione ossea.
The authors have nothing to disclose.
Riconosciamo la borsa di studio e il sostegno finanziario fornito dal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT No.49887), Facultad de Medicina-UNAM DGAPA IN201510 e DGAPA IN216213; Salvador Correa di Instituto Nacional de Perinatología aiuto con il materiale biologico; e Biocriss, SA de C. V per la donazione Nukbone. Anche grazie a Ing. Héctor Martínez di IIM, UNAM e M en C Fabiola Gonzalez di CINVESTAV per l'assistenza tecnica.
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 |