مهندسی یک مدل استخوانی نانوساختار سه بعدی مقلد زیستی برای مطالعه متاستاز استخوان سرطان پستان
تاریخ انتشار: دوشنبه 08 دی 1393
| امتیاز:
مدل های سنتی متاستاز استخوان سرطان پستان (BrCa) شامل محدودیت های بسیاری ازنظر کنترل، تکرارپذیری و انعطاف پذیری طراحی است. در این مطالعه، یک ریز محیط استخوانی زیست تقلید جدید با ادغام هیدروکسی آپاتیت (HA) و عوامل مادری زیست فعال رسوب داده شده بوسیله القای استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان انسان (MSC) در یک هیدروژل کیتوزان زیست سازگار ساخته شد. مشخص شد که داربست کیتوزان با 10٪ نانوکریستال هیدروکسی آپاتیت (nHA) بالاترین چسبندگی و تکثیرسلول های سرطان پستان را در مقایسه با داربست کیتوزان با 20٪ nHA ، 10٪ و 20٪ HA میکروکریستال و همچنین HA غیرکریستال نشان می دهد. این داربست استخوانی موزون سه بعدی می تواند یک محیط بیولوژیکی مناسب را فراهم کرده، تعاملات سلول-سلول و سلول- ماتریکس را مشابه با استخوان طبیعی افزایش دهد و رفتار سلول های سرطان پستان را با پتانسیل متاستاز مختلف (به عنوان مثال بسیار متاستاتیک MDA-MB-231، متاستاتیک کمتر MCF-7 و ترانسفکت MDA-MB-231) حفظ کند. هم کشتی MSC ها و MDA-MB-231 در این مدل استخوانی نشان داد که این سلول ها دارای توانایی افزایش بیان ژن شناخته شده متاستازی متاادهرین در سلول های سرطان پستان می باشند. به طور خلاصه، این مطالعه نشان دهنده توانایی مدل استخوانی سه بعدی ما برای ایجاد یک محیط زیست تقلید مناسب برای خلاصه کردن رفتار سلول های متاستاتیک سرطان پستان است که آن را ابزاری نویدبخش برای مطالعه متاستاز استخوانی سلول های سرطان پستان در شرایط in vitro و کشف درمان های بالقوه می سازد.
Acta Biomater. 2014 Dec 17. pii: S1742-7061(14)00572-8. doi: 10.1016/j.actbio.2014.12.008. [Epub ahead of print]
Engineering a biomimetic three-dimensional nanostructured bone model for breast cancer bone metastasis study.
Zhu W1, Wang M1, Fu Y2, Castro NJ1, Fu SW2, Zhang LG3.
Abstract
Traditional breast cancer (BrCa) bone metastasis models contain many limitations with regards to controllability, reproducibility and flexibility of design. In this study, a novel biomimetic bone microenvironment was created by integrating hydroxyapatite (HA) and native bioactive factors deposited by osteogenic induction of human bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) within a cytocompatible chitosan hydrogel. It was found that a 10% nanocrystalline HA (nHA) chitosan scaffold exhibited the highest BrCa adhesion and proliferation when compared to chitosan scaffolds with 20% nHA, 10% and 20% microcrystalline HA as well as amorphous HA. This 3-D tunable bone scaffold can provide a biologically relevant environment, increase cell-cell and cell-matrix interactions as found in native bone, and retain the behavior of BrCa cells with different metastasis potential (i.e. highly metastatic MDA-MB-231, less metastatic MCF-7 and transfected MDA-MB-231). The co-culture of MSCs and MDA-MB-231 in this bone model illustrated that MSCs have the capacity to upregulate the expression of the well-known metastasis-associated gene metadherin within BrCa cells. In summary, this study illustrates the ability of our 3-D bone model to create a biomimetic environment conducive to recapitulating the behavior of metastatic BrCa cells, making it a promising tool for in vitro BrCa cell bone metastasis study and for the discovery of potential therapeutics.
PMID: 25528534