Production et administration de la thérapeutique mésenchymateuses souches / cellules stromales (MSC) Spheroids apprêté dans les cultures 3-D dans des conditions d'Xeno-libres

Mésenchymateuses souches / cellules stromales (CSM) ont montré un grand potentiel pour diverses approches de la médecine régénératrice. MSC ont été initialement isolé en tant que composant de stroma de moelle osseuse , mais elles ont été obtenues à partir de nombreux autres tissus adultes, y compris le tissu adipeux ^{1, 2, 3.} Fait intéressant, la méthode d'isolement principale englobe la propriété remarquable de cellules souches mésenchymateuses à adhérer étroitement sur une culture de tissu en plastique en présence de sérum de fœtus bovin (FBS). Bien que cette technique d'isolement classique permet une extension aisée et rapide des cellules souches mésenchymateuses en deux dimensions (2D) la culture, il est également très artificielle et ne tient pas compte l' importance de l'environnement naturel en trois dimensions (3D) conduisant à une perte potentielle d'importantes caractéristiques cellulaires ^{4, 5 , 6.} Par conséquent, l'étude des cellules souches mésenchymateuses dans des cultures 3D, quisont plus physiologique que les cultures 2D traditionnels, a vu le jour à la recherche des caractéristiques de MSC "perdus / diminués». En outre, un grand intérêt a augmenté pour identifier les conditions (XF) gratuit xéno-chimiquement défini pour la culture et l'activation MSC, et donc rendre les cellules plus favorable pour les applications cliniques.

De nombreuses études ont été publiées démontrant la culture 3D de MSCs tant en biomatériaux et que des agrégats ou sphéroïdes sphériques. MSCs en biomatériaux ont été initialement conçus pour les approches d'ingénierie tissulaire pour remplacer des tissus endommagés par des échafaudages de cellules ensemencées, alors que les cultures sphéroïde de MSCs ont été considérés comme un moyen de comprendre le comportement de MSC in vivo après l' administration des cellules pour des thérapies dans les essais pré-cliniques ou cliniques ^{4, 5, 7.} Fait intéressant, la forme MSCs sphéroïdes spontanément lorsque l'adhésion à la culture de tissus en plastique ne sont pas autorisés^{8, 9, 10.} Traditionnellement, l'agrégation cellulaire a été facilitée par des procédés de ballon spinner ou des techniques d'incrustation liquides, les méthodes utilisées initialement dans la biologie du cancer dans les efforts visant à essayer d'imiter le microenvironnement tumoral. Plus récemment, d' autres méthodes sont apparues qui démontrent l' agrégation des cellules dans des boîtes de culture pré-enduit avec des produits chimiques spécifiques pour empêcher la cellule-plastique adhérence ^{4, 5, 6.} L'un des plus simples et les plus économiques méthodes pour générer des sphéroïdes MSC est à la culture les en gouttes suspendues, une technique qui a été souvent utilisé pour produire des corps embryoïdes à partir de cellules souches embryonnaires. La pendaison technique de culture de goutte, l'adhérence des cellules à la matière plastique de culture de tissu est empêchée en mettant en suspension les cellules dans une goutte de milieu sur le côté inférieur d'un couvercle de boîte de culture tissulaire et en laissant la gravité pour faciliter AGGREG cellulairetion dans le sommet de la goutte. La taille des sphéroïdes peut être facilement manipulée en changeant la concentration des cellules ou du volume de la goutte, ce qui rend les cultures suspendues goutte particulièrement facile à contrôler.

Les premières études sur la culture 3D de MSCs ont démontré des différences radicales dans les caractéristiques des cellules en 3D par rapport à leurs homologues 2D ^{6, 8, 9.} Dans le même temps, des rapports ont démontré que les effets bénéfiques des cellules souches mésenchymateuses in vivo comptaient sur leur capacité à devenir activés par des signaux micro-environnementales et, en réponse, pour produire des anti-inflammatoires et immunomodulateurs ¹¹ facteurs. Fait intéressant, la plupart de ces facteurs, tels que la Prostaglandine E2 (PGE2), d'une tumeur gène du facteur stimulée nécrose 6 (TSG6) et le facteur de croissance des hépatocytes (HGF) ont été produits en quantités beaucoup plus importantes de sphéroïdes MSC que MSCs 2D traditionnels ouvrant la voie à la idée deen utilisant des cultures 3D pour activer les cellules ^{8, 12, 13.} De plus, l' activation de gènes dans des cultures 3D est apparu récapituler les mécanismes, au moins en partie, de l' activation des cellules après injection à des souris ^12. En activant MSCs avant leur utilisation dans des expériences, les effets des cellules peuvent être longs et plus important que l'effet de MSC traditionnelle in vivo est souvent retardé et transitoire, et peut être décrit comme "hit and run". Au cours des dernières années, des études fonctionnelles importantes en utilisant sphéroïdes MSC ont démontré qu'ils peuvent supprimer les réponses inflammatoires et de moduler l' immunité in vivo en influençant les cellules effectrices telles que les macrophages, les cellules dendritiques, les neutrophiles et les cellules T faisant sphéroïdes une forme attrayante de MSCs apprêtées ^{2 , 3.} En outre, la production de molécules anticancéreuses, telles que interleukin-24 (IL-24) et la nécrose de la tumeur lié au facteur de ligand induisant l' apoptose (TRAIL) sont augmentés dans des cultures 3D de cellules souches mésenchymateuses par rapport à la monocouche MSCs, un phénomène qui pourrait être exploité pour la thérapie ciblée des cancers ^{8, 10, 14.}

Comme la culture de MSC traditionnelle exigeait non seulement l'utilisation de la culture de tissus en plastique, mais aussi FBS, un autre obstacle pour rendre sphéroïdes MSC plus favorable pour une utilisation clinique avait à surmonter. Pour faire face à cet obstacle, nous avons récemment montré la formation de sphéroïdes MSC dans des conditions de XF spécifiques définis chimiquement et établi que les sphéroïdes MSC résultants ont été activés pour produire les mêmes molécules anti-inflammatoires et anti-cancéreuses que les sphéroïdes générés dans des conditions avec du FBS ^14. Ici, ces résultats sont présentés dans plusieurs protocoles détaillés qui démontrent la génération de cellules souches mésenchymateuses pré-activé dans les cultures 3D en utilisant XFmédias. En outre, les protocoles sont présentés qui décrivent des moyens efficaces pour évaluer les niveaux des MSCs d'activation en ce qui concerne leurs effets anti-inflammatoires, immunomodulatrices et anti-cancéreuses, ainsi qu'un procédé pratique pour livrer les sphéroïdes intacts dans des souris.