رهایش پایدار پروتئین زیست فعال از یک ساختار مهندسی بافتی لیوفیلیزه سبب پیشبرد پتانسیل استخوان زایی سلول های بنیادی مزانشیمی می شود
تاریخ انتشار: شنبه 24 مرداد 1394
| امتیاز:
ساختار های مهندسی بافت شده (TECs) حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی (MSC) ارائه کننده درمانی برای ضایعات بافت استخوان هستند. با این حال، مرگ سلولی عظیم در TECs در اوایل دوره پس از پیوند ما را وادار به بررسی مکانیسم القا استخوانی TECs کرد. مطالعات قبلی نشان داده اند که عصاره سلول های بنیادی سطوح معادلی از پروتئین زیست فعال را حفظ کرده و ماهیت القاکننده استخوانی شبیه به سلول های سالم نشان می دهند. این داده ها این فرضیه را مطرح کرد که با وجود مرگ سلولی عظیم در TECs، پروتئین های مشتق شده از سلول های بنیادی مزانشیمی تضعیف شده در داربست باقی می ماند و به منظور بهبود عملکرد سلول منتشر می شوند. در اینجا TECs با استفاده از ماتریکس استخوانی فاقد املاح شده حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از ژله وارتون بند ناف انسان (hWJMSCs) آماده شدند و سلول های کشت شده در TECs با لیوفیلیزه کردن TECs از بین رفتند. میکروسکوپ الکترونی اسکنینگ، سنجش پروتئین BCA، آنالیز کمی سایتوکاین و رنگ آمیزی ایمونوفلورسنت نشان داد که حدود 3 میلی گرم در سانتی مترمربع از کل پروتئین و 49 نوع سیتوکین حاصل از hWJMSCs در TECs لیوفیلیزه (LTECs) حفظ شدند. انتشار پایدار کل پروتئین و سیتوکین ها از LTECs برای بیش از دو هفته به طول انجامید. پروتئین منتشر شده رفتار استخوان زایی و بیان ژن در سلول های بنیادی مزانشیمی را بهبود داد. علاوه براین، پروتئین های مشتق شده از hWJMSC لیوفیلیزه خواص ایمنی شبیه به سلول های بنیادی مزانشیمی زنده در واکنش با مخلوط لنفوسیتی داشتند. در مجموع، ما چشم انداز جدیدی از مکانیسم القای استخوانی TECs را ارائه کرده و LTECs را به عنوان سیستم های جدیدی برای ارائه سیتوکین های متعدد به منظور افزایش رفتار MSC معرفی کردیم.
J Orthop Res. 2015 Aug 12. doi: 10.1002/jor.23027. [Epub ahead of print]
Sustained release of bioactive protein from a lyophilized tissue-engineered construct promotes the osteogenic potential of mesenchymal stem cells.
Deng M1, Chang Z1,2, Hou T1, Dong S1,3, Pang H4, Li Z1, Luo F1, Xing J1, Yu B1, Yi S1, Xu J1.
Abstract
Tissue-engineered constructs (TECs) seeded with mesenchymal stem cells (MSCs) represent a therapy for large bone defects. However, massive cell death in TECs in the early post implantation period prompted us to investigate the osteoinductive mechanism of TECs. Previous studies demonstrated that stem cell extracts retained equivalent levels of bioactive proteins and exhibited an osteoinductive nature similar to that of intact cells. These data led us to hypothesize that despite the massive cell death in TECs, devitalized MSC-derived proteins remain on the scaffolds and are released to improve cell function. Here, TECs were prepared using demineralized bone matrix seeded with human umbilical cord Wharton's jelly-derived MSCs (hWJMSCs), and the cells seeded in TECs were devitalized by lyophilizing the TECs. Scanning electron microscopy, BCA protein assays, quantitative cytokine array analysis and immunofluorescent staining indicated that approximately 3 mg/cm3 of total protein and 49 types of cytokines derived from hWJMSCs were preserved in the lyophilized TECs (LTECs). The sustainable release of total protein and cytokines from LTECs lasted for more than two weeks. The released protein improved the osteogenic behavior of and gene expression in MSCs. Furthermore, the lyophilized hWJMSC-derived proteins had immunoregulatory properties similar to those of live MSCs in mixed lymphocyte reactions. Collectively, we present a novel perspective on the osteoinductive mechanism of TECs and introduce LTECs as new systems for delivering multiple cytokines to enhance MSC behavior.
PMID: 26267597