:خلاصه

راهکارهای مهندسی بافت استخوان نیازمند سلول­هایی است که توانایی بالایی در تکثیر سلولی و استخوان­سازی داشته باشند و نیز داربست­های مناسبی که بتوانند از این سلول­ها در هنگام ساخت بافت استخوان جدید حمایت کنند. در این مطالعه، ما به بررسی این سوال پرداختیم که آیا مرحله­ی تمایزی سلول­های بنیادی مایع آمنیوتیک (AFSC) می­تواند بازسازی عیوب فمورال (critical sized femoral defects) در مدل rat را افزایش دهد. به این منظور، AFSC بر روی یک داربست starch-poly(ε-caprolactone) (SPCL) قرار داده شد و در شرایط in vitro و در محیط کشت مناسب برای استخوان سازی برای مدت زمان­های مختلف کشت داده شدند تا انواع سلول­های تمایز نیافته، سلول­های متعهد شده به فنوتیپ سلول­های استخوانی، سلول­های شبه استئوبلاست حاصل شوند. نتایج in vitro نشان می­دهند که AFSC پس از پایان هفته دوم به از نظر فنوتیپی به رده سلول­های استخوانی متعهد می­شوند و تا هفته سوم در محیط کشت شبه استئوبلاست می­شوند. سازه­های متشکل از داربست­های AFSC-SPCL از هر مرحله­ی تمایزی به  critical sized femoral defects پیوند زده شدند. 4 و 16 هفته پس از پیوند، کیفیت بافت جدید تشکیل شده در محل ضایعه با تصویربرداری micro-CT و آنالیز بافت شناسی سازه­ها ارزیابی شدند. تشکیل استخوان جدید در in vivo تحت همه­ی شرایط مشاهده شد. هرچند، کامل­ترین ترمیم صورت گرفته­ی ضایعه پس از 16 هفته در حیوانات گیرنده­ی داربست SPCL دارای AFSCهای متعهد به رده استخوانی مشاهده شد. علاوه­براین، حضور رگ­های خونی در بخش­های داخلی داربست پیشنهاد می­کند که این سلول­ها به طور بالقوه می­توانند برای القای بازسازی ترمیم و رگ­زایی در ضایعات استخوان جوش نخورده مورد استفاده قرار گیرند. 

The effect of differentiation stage of amniotic fluid stem cells on bone regeneration.

Source

Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, Wake Forest School of Medicine, Winston-Salem, NC 27157, USA; 3B's Research Group - Biomaterials, Biodegradables and Biomimetics, Univ. of Minho, Headquarters of the European Institute of Excellence on Tissue Engineering and Regenerative Medicine, AvePark, 4806-909 Taipas, Guimarães, Portugal; ICVS/3B's - PT Government Associate Laboratory, Braga/Guimarães, Portugal.

Abstract

Bone tissue engineering strategies require cells with high proliferative and osteogenic potential as well as a suitable scaffold to support the development of these as they form new bone tissue. In this study, we evaluated whether the differentiation stage of amniotic fluid stem cells (AFSC) could enhance the regeneration of critical sized femoral defects in a rat model. For this purpose, AFSC were seeded onto a starch-poly(ε-caprolactone) (SPCL) scaffold and were cultured in vitro in osteogenic culture media for different periods of time in order to obtain: i) undifferentiated cells, ii) cells committed to the osteogenic phenotype and iii) "osteoblast-like" cells. In vitro results indicate that AFSC were considered to be osteogenically committed by the end of week 2 and osteoblastic-like after week 3 in culture. Constructs composed of AFSC-SPCL scaffolds from each differentiation stage were implanted into critical sized femoral defects. The quality of new tissue formed in the defects was evaluated based on micro-CT imaging and histological analysis of constructs retrieved at 4 and 16 weeks after implantation. In vivo formation of new bone was observed under all conditions. However, the most complete repair of the defect was observed after 16 weeks in the animals receiving the SPCL scaffolds seeded with osteogenically committed AFSC. Furthermore, the presence of blood vessels was noted in the inner sections of the scaffolds suggests that these cells could potentially be used to induce bone regeneration and angiogenesis in non-union bone defects.