تولید موثر و مقرون به صرفه سلول های شبه هپاتوسیتی از طریق انتقال میکروذره ای فاکتورهای رشد در کشت سه بعدی سلول های بنیادی پرتوان انسانی
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 17 بهمن 1396
| امتیاز:
کاربرد زیست پزشکی سلول های شبه هپاتوسیتی مشتق از سلول های بنیادی پرتوان انسانی(hPSC-HLCs) به تمایز موثر و وسیع بستگی دارد که معمولا به وسیله کشت های معلق اسفروئیدهای چند سلولی سه بعدی در بیورآکتورها صورت می گیرد. با این حال، این رویکرد نیازمند مقادیر زیادی از فاکتورهای رشد(GFs) است و نیاز به غلبه کردن بر انتقال انتشاری محدود در ساختار ذاتا سه بعدی اسفروئیدهای hPSC دارد. در این جا، ما فرض کرده ایم که انتقال متمرکز فاکتورهای رشد با وارد کردن میکرو ذره های پلیمری تخریب پذیر بارگیری شده با فاکتورهای رشد به درون اسفروئیدهای hPSC می تواند این محدودیت ها را دور بزند. در این مطالعه، فاکتورهای رشد برای تمایز هپاتوسیت ها درون میکروذره های پلی(ال لاکتیک اسید)/ دی ال- لاکتید-کو- اسید گلیکولیک یا PLAA/PLGA پوشیده شده با ژلاتین کپسوله شدند و سپس به درون اسفروئیدهای hPSC وارد شدند. آنالیزهای بیان ژن نشان داد که انتقال میکرو ذره های حاوی فاکتورهای رشد منجر به سطح بیان مشابهی از مارکرهای هپاتوسیتی می شود و این در حالی است که استفاده از فاکتورهای رشد 10 برابر کاهش یافت. سلول های شبه هپاتوسیتی تمایز یافته در گروه میکروذره ها، فراساختار و مشخصه های عملکردی قابل مقایسه با گروه فاکتور رشد محلول معمولی را نشان دادند. سلول های شبه هپاتوسیتی تولید شده در گروه میکرو ذره با موفقیت به مدل موشی آسیب کبدی حاد پیوند شد و عملکرد هپاتوسیتی را بعد از ایمپلنت شدن حفظ کرد. این نتایج نشان می دهد که انتقال مداوم و متمرکز فاکتورهای رشد با استفاده از میکروذره ها ممکن است رویکرد جدیدی به سمت تکنولوژی های مقیاس پذیر برای تمایز هپاتوسیتی و مهندسی یک ریز محیط سه بعدی بهتر برای سلول ها باشد.
Biomaterials. 2018 Jan 2;159:174-188. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.01.005. [Epub ahead of print]
Efficient and cost-effective generation of hepatocyte-like cells through microparticle-mediated delivery of growth factors in a 3D culture of human pluripotent stem cells.
Heidariyan Z1, Ghanian MH2, Ashjari M3, Farzaneh Z1, Najarasl M1, Rezaei Larijani M1, Piryaei A4, Vosough M1, Baharvand H5.
Abstract
Biomedical application of human pluripotent stem cell-derived hepatocyte-like cells (hPSC-HLCs) relies on efficient large-scale differentiation, which is commonly performed by a suspension culture of three-dimensional (3D) multicellular spheroids in bioreactors. However, this approach requires large amounts of growth factors (GFs) and the need to overcome limited diffusional transport posed by the inherent 3D structure of hPSC spheroids. Here, we have hypothesized that localized delivery of GFs by incorporation of GF-laden degradable polymeric microparticles (MPs) within the hPSC spheroids would circumvent such limitations. In this study, GFs for hepatocytic differentiation were encapsulated in gelatin-coated poly (l-lactic acid)/poly (DL-lactic-co-glycolic acid) (PLLA/PLGA) MPs which were subsequently incorporated into the hPSC spheroids. Gene expression analyses demonstrated that MP delivery of the GFs resulted in similar expression levels of hepatocytic markers despite the use of 10-fold less total GFs. The differentiated HLCs in the MP group exhibited ultrastructure and functional characteristics comparable with the conventional soluble GF group. The generated HLCs in the MP group were successfully engrafted in an acute liver injury mouse model and maintained hepatocytic function after implantation. These results suggested that sustained and localized delivery of GFs using MPs might offer a novel approach towards scalable technologies for hepatocytic differentiation and engineer a better 3D microenvironment for cells.
PMID: 29329052