شبکه عروقی مهندسی شده بادوام از سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی کشت شده در هیدروژل های سنتتیک
تاریخ انتشار: چهارشنبه 22 اردیبهشت 1395
| امتیاز:
در این جا ما یک استراتژی آزمایشگاهی را برای مدل سازی مورفوژنز عروقی توصیف کرده ایم به نحوی که سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSC-ECs) درون هیدروژل های پتیتد دارای عملکرد پلی اتیلن گلیکول(PEG) کپسوله شدند یا روی ظروف کشت استاندارد یا درون یک سیستم میکروفلوئیدیک سه کاناله غیر فعال از جنس پلی دی متیلن سیلوکسان(PDMS) کشت داده شدند. هیدروژل های PEG در جهت بازسازی سلولی با استفاده از تیول-ان فتوپلیمریزاسیون برای تلفیق با کراس لینک های تجزیه پذیر ماتریکس متالوپروتئینازها و پپتید چسبندگی سلولی CRGDS ساخته شدند. تصویربرداری های میکروسکوپی تایم لاپس و ایمونوفلورسنس، غربالگری های RNAنشان داد که سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی زمانی که روی هیدروژل هایPEGکشت داده شدند از طریق مکانیسم هایی که با رگزایی و آنژیوژنز in vivo مطابق است شبکه عروقی را شکل می دهند. سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی در حال مهاجرت به صورت کلاسترهایی متراکم شدند، به صورت لوله هایی کشیده در آمدند و شبکه های چند وجهی را از طریق جوانه زدن شکل دادند. ژن هایی که برای سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی کشت شده روی هیدروژل هایPEG در مقایسه با سلول های کنترل کشت داده شده روی سطح پلی استیرن کشت بافت(TCP) افزایش بیان داشتند شامل ژن های چسبندگی، بازآرایی ماتریکس و مسیر سیگنالینگ Notch مربوط به تکوین عروقی in vivo بود. شبکه های عروقی با لومن زمانی که سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی روی هیدروژل هایPEG که درون یک کانال مرکزی سیستم میکروفلوئیدیک پلیمریزه شده بودند کپسوله شدند برای حداقل 14 روز دوام داشتند. بنابراین، سلول های اندوتلیالی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی که در هیدروژل های PEG دارای عملکرد شده با پپتید کشت شدند، پلت فرم مشخصی را برای بررسی مورفوژنز عروقی آزمایشگاهی با استفاده از فرمت های استاندارد و میکروفلوئیدیک ارائه کردند.
Acta Biomater. 2016 Apr 15;35:32-41. doi: 10.1016/j.actbio.2016.03.001. Epub 2016 Mar 2.
Stable engineered vascular networks from human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells cultured in synthetic hydrogels.
Zanotelli MR1, Ardalani H1, Zhang J2, Hou Z2, Nguyen EH1, Swanson S2, Nguyen BK2, Bolin J2, Elwell A2, Bischel LL1, Xie AW1, Stewart R2, Beebe DJ1, Thomson JA3, Schwartz MP4, Murphy WL5.
Abstract
Here, we describe an in vitro strategy to model vascular morphogenesis where human induced pluripotent stem cell-derived endothelial cells (iPSC-ECs) are encapsulated in peptide-functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) hydrogels, either on standard well plates or within a passive pumping polydimethylsiloxane (PDMS) tri-channel microfluidic device. PEG hydrogels permissive towards cellular remodeling were fabricated using thiol-ene photopolymerization to incorporate matrix metalloproteinase (MMP)-degradable crosslinks and CRGDS cell adhesion peptide. Time lapse microscopy, immunofluorescence imaging, and RNA sequencing (RNA-Seq) demonstrated that iPSC-ECs formed vascular networks through mechanisms that were consistent with in vivo vasculogenesis and angiogenesis when cultured in PEG hydrogels. Migrating iPSC-ECs condensed into clusters, elongated into tubules, and formed polygonal networks through sprouting. Genes upregulated for iPSC-ECs cultured in PEG hydrogels relative to control cells on tissue culture polystyrene (TCP) surfaces included adhesion, matrix remodeling, and Notch signaling pathway genes relevant to in vivo vascular development. Vascular networks with lumens were stable for at least 14days when iPSC-ECs were encapsulated in PEG hydrogels that were polymerized within the central channel of the microfluidic device. Therefore, iPSC-ECs cultured in peptide-functionalized PEG hydrogels offer a defined platform for investigating vascular morphogenesis in vitro using both standard and microfluidic formats.
PMID: 26945632