Burada, kendi kendine dediferansiye insan artiküler kondrosit farklılaşma kıkırdak benzeri doku içine tanıtmak için peptid iskele montaj içinde 3D-kültür sistemleri elde etmek için bir iletişim kuralı mevcut.
Bir kendi kendine montaj nanofiber üç boyutlu (3D) iskele hücrelerde kültür yararlı bir yöntem açıklanır. Bu kültür sistemi yakından sigara polarize doku yapısal özelliklerini taklit eden bir ortam yeniden oluşturur. Ayrıca, iskele belirli iç nanofiber yapısını şeffaf mikroskobu altında örnek kolay görüntüleme için sağlar görsel ışık yapar. Bu avantaj özel boyalar veya probları ile boyama tarafından hücre göç, organizasyon, nükleer silahların yayılmasına karşı ve farklılaşma ve böylece herhangi bir belirli hücresel işlevlerine gelişimi çalışmaya büyük ölçüde kullanıldı. Ayrıca, bu çalışmada, biz kolayca genişletilmiş insan artiküler kondrosit redifferentiation kıkırdak dokusuna eğitim için bu sistem iyi bir performans tanımlamak. Hücreleri kendi kendini peptid iskele montaj kapsüllenir ve chondrogenesis tanıtmak için belirli koşullar altında kültürlü. Üç boyutlu kültürleri iyi canlılık sırasında 4 hafta deneme gösterdi. Beklendiği gibi örnekleri chondrogenic indükleyicileri (sigara kaynaklı kontrollere göre) ile kültürlü (ki son derece kıkırdak hücre dışı matriks içinde bulunan glikozaminoglikan (GAG) lekeleri) toluidin blue için güçlü pozitif lekeli ve ifade kollajen dahil olmak üzere belirli moleküler işaretleyiciler tip ı, II ve X, Western Blot analizine göre. Bu iletişim kuralı basit-e doğru yapmak ve araştırma laboratuvarlarında, sanayi ve laboratuvar dersleri eğitim amaçlı kullanılabilir.
Uzun yıllar memeli hücre kültür deneysel koşullarda fizyolojik olmayan yönleri ne olursa olsun pratik ve ekonomik sorunlar nedeniyle klasik iki boyutlu (2D) kültür sistemleri kullanılarak yapılmıştır. Her ne kadar bu kültür sistemi çalışma ve en moleküler ve hücresel mekanizmaları anlamak için yardımcı olur, bugün yeni hücre kültür paradigmalar daha karmaşık hücresel sistemleri çalışmaya ihtiyaç vardır biliyorum. Bu nedenle, üç boyutlu (3D) kültür olduğunu biophysically, biomechanically bir microenvironment yeniden oluşturmak için gerekli ve biyolojik olarak daha benzer doğal dokuların sistemlerdir. Çalışmanın yeni bir modeli temsil ettikleri bu yana son yıllarda 3D kültür sistemleri, genel olarak, araştırmacılar ve sanayi arasında daha yaygın hale gelmiştir veya hangi hücrelerin uzayda büyümek, hücre hücre oluşturmak veya hücre matris etkileşimleri eleme, göç ve sonunda belirli hücre soy ayırt etmek.
Bu metodoloji genel amacı için in vivo microenvironment daha yakın bir vitro hücresel microenvironment yeniden sağlamaktır. Özellikle, sentetik kendi kendine montaj peptid iskele (SAP) biomaterial benzersiz özelliklere sahip bir türüdür; nanometre boyutunda gözenekleri peptidler mekanik ve yapısal özellikleri ile arasındaki zayıf etkileşimler benzer bu doğal hücre dışı Matrislerin yapılmış bir ağ oluşturur. Başka bir deyişle, bu malzeme kullanımı arkasında rasyonellik olduğunu bu gerçekten 3D-ortam oluşturur sözde-3D doku veya organ birimleri elde etmek için idealdir. Ancak, en önemlisi, 3D içerik 3D yapısı desenlendirme için doku mimarisi, kütle transferi olaylar, ilgili özellik hücre gibi 2D kültür platformlarında, normalde bulunmayan yeni biyolojik işlevleri elde etmek için izin verir ve sonunda doku morfogenez, gelecekteki araştırma ve geliştirme fonksiyonel doku ve organları1,2anahtar faktörlerdir. Ayrıca, onlar oda sıcaklığında çok kararlı ve post-prodüksiyon, dağıtım veya depolama3,4, için özel koşullar gerektirmez SAP doğal karşılıkları (kollajen, Matrigel) üzerinde bir avantaj olduğunu 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15. sap, istendiği takdirde; kolay 3D jelleri sadece iyonik gücü arttırarak veya tarafsızlık1,2pH ayarlama tarafından elde edilebilir. Son olarak, burada açıklanan metodoloji bakım, büyüme ve farklılaşma hücre tipleri, kondrosit, hepatositlerin, endotel hücreleri, dokusunu, nöronal hücre de dahil olmak üzere bir dizi tanıtmak için yaygın olarak kullanılan vitro oldu embriyonik ve somatik kök hücre3,4,5,6,7,8,9,10, 11 , 12 , 13 , 14 , 15. mevcut çalışma, biz insan genişletilmiş artiküler kondrosit (hACh) yukarıda açıklanan11olarak kıkırdak benzeri doku içine ayırt etmek için 3D-kültür sistemi nasıl kullanılacağını açıklar.
Burada, kültür hücrelere bir 3D sisteminde SAP kullanarak bir yöntemi açıklanmıştır. Bu sentetik biomaterial, hücreleri ilk hücrelerin etrafındaki nanometric boyutlarının bir ağ oluşturma ve bu nedenle gerçekten 3D çevre (Şekil 1) oluşturma daha sonra kendi kendine bir araya indüklenen bir peptid çözüm ile karıştırılır. Hücresel davranış (Yani, yayılması, geçiş ve farklılaşma) matris sertlik değerleri tarafından etkilenir dikkate almak önemlidir. Bu nedenle, kültür hücreleri aynı sertlik değerleri (iki boyutlu kültür) ile peptid iskele üzerine ortak bir metodolojik kontrol etmektir.
Daha önce bizim grup ve diğerleri farklı hücre sistemleri3,4,5,6,7,8 ile üç boyutlu (3D) kültür platformlar kullanımını tarif var ,9,10,11,12,13,14,15. Mevcut çalışma, biz kolay ve güvenilir bir yöntem tarif 3D kültür elde memeli hücreleri işlevsel hücre, embriyonik veya yetişkinlere yönelik her türlü dahil olmak üzere herhangi bir türü için geçerli olan sistemleri kök hücre veya sonunda, üzerinden işlevsel olmayan hücreleri izole Biyopsi veya tümörler ve benzeri. Kök hücreler embriyonik veya yetişkin kökeni ise buna ek olarak, bağımsız olarak, onlar daha iyi lineage bağlılık kapasitesi klasik 2D kültür yemekleri10,11,123D ortamda olurdu, 13,14,15. Bu nedenle, bu sistemi hücre kültüründe farklılaşma için farklı uygulamalardan Onarıcı veya rejeneratif Biyomedikal toksikolojik ve farmakolojik platformları için kullanılabilir gibi fonksiyonel doku benzeri yapılar yol açacak.
Hücresel microenvironment matris yapısı ve biyomekanik, Biyofizik ve biyolojik parametreler açısından doğal dokuların benzer çünkü hücre işlevinde bir net kazanç göstermiştir. Sistem daha karmaşık hale geldikçe, yine de, olması gereken parametre sayısı da artar, hangi (kütle transferi olayları ilişkili sorunları önlemek için etkin perfüzyon sistemi gibi bir harici destek platformu ihtiyacını içerir düzenlenir ). Üç boyutlu kültürlü hücreleri geçiş, yayılması ve farklılaşma gibi temel faaliyetleri düzenleyen açısından daha iyi performans. Onlar karmaşık ağları tarafından çok büyüyen ve 3D ayırt önemli bir sonucu olduğu gelişmiş hücresel crosstalk, izin formu. SAPS aslında koşulları vitro bu hücre dışı matriks proteinleri temsil eder (büyüme faktörü, polisakkarit veya sinyal iskele için eklenen her bileşen için bir avantaj etkisi rasyonel bir çalışma beri üretilen benzer oluşturabilirsiniz peptid) kolayca yürütülen.
Kollajen yazın ben ve Matrigel, gibi diğer doğal iskele için karşılaştırıldığında SAP kullanımı net avantajları şunlardır: 1) sap olduğunu sentetik bir biomaterial en az çeşitlemesiyle toplu iş toplu üretim; 2) SAP belirli peptit motiflerle functionalized kapasitesine sahip; ve 3) SAP hediye biodegradability vitrozamanla aynı Biyofizik, biyomekanik ve yapısal özelliklere sahip yapı 3D bakım izin verir, düşük. Ancak, karşı diğer kullanma sınırlaması SAPS iskele hücreleri düşük pH nedeniyle düşman ortamında nerede kapsülleme adımı sırasında bulundu. Bu nedenle, bu tarif yöntembilim kritik bir adımdır. Ayrıca, herhangi bir deneme başlamadan önce her belirli hücre türü için SAP toplama ayarlamak önemlidir. Bu, aslında, her belirli hücre türü en iyi biyomekanik büyüme koşullar sunacak bu yana hücreleri üzerine veya içine bu Biyomalzeme kültürlü zaman önemlidir.
Son olarak, biz geliştirme ve üretim, bu tip biomaterial iskele daha iyi tedavi yaklaşımları geliştirmek için ilaç endüstrisi yardımcı olmak için daha fizyolojik ve güvenilir 3D doku modelleri gelişimi artıracak inanıyorum rejeneratif tıp, kanser ya da herhangi bir tıbbi tedavi.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar tarafından gerçekleştirilen araştırma kısmen hibe Avrupa Birliği Yedinci Çerçeve Programı (FP7/2007-2013) hibe Sözleşmesi No 229239 altında ve araştırmacı araştırma ortak araştırma programı akut AO Vakfı tarafından desteklenmiştir Kıkırdak yaralanma/lezyon/kusur (CRP acı) proje Bioactive altında ve Biomimetic iskele kıkırdak rejenerasyon (BIOCART) için.
Human articular chondrocytes (Ach) | Lonza | CC-2550 | |
RAD16-I peptide solution (PuraMatrix) | Corning | 354250 | |
Sucrose (tissue culture grade) | Sigma | S0389 | |
Cell culture inserts (0.4 µm pore, 12 mm diameter) | Millipore | PICM01250 | |
Chondrocyte Basal Medium (CBM) | Lonza | CC-3217 | |
SingleQuots of Growth Supplements | Lonza | CC-4409 | |
Live/Dead Viability/Cytotoxicity Kit | Invitrogen | L3224 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Lonza | DE14-801F | |
Dexamethasone | Sigma | D8893 | |
L-ascorbic acid 2-phosphate (AA2P) | Sigma | A8960 | |
Human transforming growth factor-β1 (TGF-β1) | Millipore | GF111 | |
RIPA buffer | Sigma | R0278 | |
Protease inhibitor cocktail | Roche | 11836153001 | |
Polyvinylidene difluoride (PVDF) membrane | Invitrogen | LC 2005 | |
SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate | Thermo Scientific | 34080 | |
Anti-Actin | SCBT | sc-1615 | |
Anti-Collagen I | Abcam | ab138492 | |
Anti-Collagen II | Abcam | ab3092 | |
Anti-Collagen X | Abcam | ab182563 | |
Antigoat IgG-HRP | Abcam | ab97100 | |
Anti-mouse IgG-HRP | Abcam | ab97023 | |
Anti-rabbit IgG-HRP | Abcam | ab97051 |