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.
Há emparelhar e regeneração de tissuesis um dos objectivos themain da ciência médica porque uma lesão num ororgan tecido pode ser incapacitante e, em alguns casos, letais. No contexto, os profissionais de saúde e pesquisadores estão constantemente à procura de técnicas, métodos e ferramentas para fornecer novo Alternativas terapêutico promover lá processo pair-regeneração do tecido danificado. Portanto, ciências biomédicas têm-se centrado no estudo das células-tronco mesenquimais (MSCs), especialmente as células-tronco adultas, pois esta linhagem de células representa um modelo ideal para estudar o processo de regeneração dos tecidos, devido ao seu potencial para diferenciar a ectodérmica, mesodérmica, e endodermal linhagens de células No entanto, para fazer terapia com CTMs uma realidade, a caracterização do potencial thetherapeutic de MSCs deve ser acompanhada pela implementação de novas técnicas de cultura de células, utilizando biomateriais e carreadores celulares que garantem o comportamento desejado dos CTMs no tecido do hospedeiro.
<pclass = "jove_content"> O principal desafio para superar na implementação de uma cultura com CTMs na regeneração óssea é o de garantir a adesão celular no biomaterial selecionado, que geralmente apresenta uma estrutura porosa com adistribution de poros que variam de micrômetros para milímetros foram empregados mas freqüentemente requerem reagentes sofisticados, equipamentos e procedimentos que alteram o comportamento das células. Estes procedimentos são apropriadas para a estimativa in vitro, mas não para a extrapolação e aplicação em sistemas abertos complexos, tais como humana ou em ensaios in vivo. As técnicas que se concentram em assegurar a adesão celular a topografias aleatórios, tais como materiais porosos osso, têm sido estudados por a adesão do material para a parte inferior dos poços de cultura e colagénios e polímeros de agarose empregue. Para esses métodos, as células que foram semeados sobre a superfície foram retidas nos poros e na superfície de topo. No entanto, este aspecto não pode ser garantida em um in vivosistema, em que os fluidos corporais circundantes o biomaterial pode arrastar as células a partir do local desejado em matrizes porosas, é a utilização de estimulação de ultra-sons, o que requer equipamento sofisticado, mas promove a expressão de marcadores osteoblásticas em ensaios in vitro 5. O uso de culturas contínuas requer biorreactores, o que garante uma distribuição homogénea de nutrientes no meio de cultura; no entanto, uma percentagem significativa das células cultivadas é perdida quando se substitui o meio de cultura, devido à taxa de fluxo que é utilizado nesta técnica e a forma aderente às paredes do equipamento. Estes problemas aumentam a massa celular, que é necessário para este tipo de cultura e o tempo para a obtenção de um número suficiente de células 7. Assim, a metodologia apresentada neste trabalho representa uma técnica que devem ser extrapolados para sistemas in vivo porque as células são semeadas em placas de micro-massa sobre um material de superfície de topo, e depois a aproComeram tempos de incubação, 60% da massa celular inicial é aderida. Além disso, esta técnica não exige a adição de indutores osteoblásticas (por exemplo, dexametasona, ácido ascórbico, ou beta-glicerofosfato) ou estímulos de ultra-sons para induzir a diferenciação dos osteoblastos e a manutenção do fenótipo osteoblasto NKB porque é um osteocondutor e osteo andaimes 8, o método para a cultura de MSCs a partir da membrana amniótica humana (hMSCs-AM) no biomaterial de osso macroporosa apresentada neste trabalho representsapossibility para inserir células no tecido do osso danificado e induzir a diferenciação para a linhagem osteoblástica.As células estaminais que foram obtidos a partir de membrana amniótica humana (Figura 1) mostrou uma morfologia do tipo fibroblastos, semelhante às células mesenquimais (Figura 2) e eram, principalmente, as MSCs. Além disso, ensaios de citometria de fluxo revelou que estas células eram positivas para os marcadores de células mesenquimais (CD73, CD90, CD105 e) e negativo para os marcadores de linhagem hematopoiéticas (CD34, CD45) (Figura 3). Além disso, as hMSCs-AM isolados neste trabalho apresentar a capacidade de formar UFCs (Figura 6). Do mesmo modo, as células estaminais mesenquimais isoladas nesta forma reteve a capacidade de prender a biomaterial ósteoindutor (Figura 4), e proliferar no andaime (Figura 5).
Por estas razões, o processo de cultura de hMSCs-AM em biomaterial osso macroporosa que foi utilizada neste trabalho representa uma oportunidade para inserir células no tecido osso lesionado e induzir a sua diferenntiation à linhagem osteoblástica. Este sistema de cultura não requer a adição de indutores osteoblásticas para manter o processo de diferenciação dos osteoblastos e fenótipo osteoblástico NKB porque é um material osteocondutor andosteoinductive 8. A utilização de tecidos de resíduos, tais como placenta humana, representa uma alternativa simples e ético para aceder a uma população de células estaminais com o potencial para se diferenciarem em MSCs, em comparação com outras fontes, que frequentemente envolvem métodos invasivos ou baixo rendimento celular.
O método proposto de cultura poderia ser extrapolado para sistemas in vivo porque as células são semeadas em placas de micro-massa no material da superfície de topo, e as células de colonizar e aderir a toda a superfície do biomaterial após os tempos de incubação apropriados. Além disso, não são necessários reagentes sofisticado, equipamentos e procedimentos, ao contrário dos métodos existentes ao implementar esta técnica são as cultureas micro-massa bem como adeposição lenta e constante da alíquota celular sobre o material para assegurar que as células interagem preferencialmente com o biomaterial, e não com a parte inferior da placa. Um outro ponto crítico é a utilização de materiais pré-humedecido antes da cultura das células, como este assegura que as células terão os nutrientes necessários a partir do meio de cultura, quando eles estão integrados no material de que são independentemente se na superfície ou dentro dos poros. Finalmente, a utilização de um biomaterial de osteoindutora é crítica para este processo porque evita a adição de factores externos para induzir e manter a diferenciação dos osteoblastos. A limitação da técnica é que ele é baseado no potencial osteoindutor da matriz de bovino; no entanto, o sistema proposto cultura pode ser extrapolada a qualquer material poroso com uma distribuição de poros de 20 a 200 um. Portanto, o processo apresentado neste trabalho é um método alternativo para a cultura de células estaminais mesenquimais em vários materiais tchapéu são empregados para a engenharia de tecidos, especialmente para a regeneração óssea.
The authors have nothing to disclose.
Reconhecemos a bolsa de estudos e apoio financeiro fornecido pelo Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT No.49887), Facultad de Medicina-UNAM DGAPA IN201510 e DGAPA IN216213; Salvador Correa de Instituto Nacional de Perinatologia para obter ajuda com o material biológico; e Biocriss, SA de C. V para doar Nukbone. Também agradeço a Ing. Héctor Martínez de IIM, UNAM e M en C Fabiola Gonzalez de CINVESTAV para assistência técnica.
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 |