تولید اسفروئیدهای تقلید کننده غضروف از سلول های بنیادی مزانشیمی با تنظیم ترکیب محیط کشت و پوشش سطح
تاریخ انتشار: شنبه 25 فروردین 1397
| امتیاز:
مقدمه:
نشان داده شده است که اسفروئیدهای متشکل از سلول های بنیادی مزانشیمی(MSCs) در مهندسی بافت غضروف،با توجه به ساختار سه بعدی شان، پتانسیل بازسازی کنندگی را تقویت می کنند. در این مطالعه ما احتمال تحریک اسفروئیدها با محیط های کشت مختلف، برای جایگزینی استفاده از پوشش های سطحی القا کننده تمایز غضروفی، را مورد بررسی قرار دادیم.
روش ها:
سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان رت ها با استفاده از تکنیک قطره های معلق(hanging drop) به صورت اسفروئیدهای سلولی سازماندهی شده و سپس روی ظروف پوشیده شده با اسید هیالورونیک(HA) یا بدون پوشش، تحت شرایط محیط های کشت مختلف کشت شدند. آنالیزهای نهایی شامل زنده مانی سلول، محتوای DNA، گلیکوز آمینوگلیکان(GAG) و کلاژن، بیان ژن و ایمنوهیستوشیمی بود.
نتایج:
برای کاربردهای غضروف زایی، اسفروئیدهای سلول های بنیادی مزانشیمی تولید شده روی سطوح پوشیده نشده در مقایسه با اسفروئیدهای مشتق از سطوح پوشیده شده با اسید هیالورونیک در سنتز ماتریکس و بیان ژن کلاژن نوع دو، عملکرد بهتری را نشان ددند. اسفروئیدها روی سطوح پوشیده نشده زمانی که برای طی تشکیل اسفروئید برای یک هفته با محیط حاوی فاکتور رشد شبه انسولینی یک(IGF-1) تحریک شدند، بیشترین میزان کلاژن و گلیکوز آمینوگلیکان ها را تولید کردند. اسفروئیدها در گروهی که برای یک هفته روی سطوح نپوشیده و تحت محیط شامل مواد خام القا کننده غضروف مانند اگریکان و کندروئیتین سولفات رشد کرده بودند، بیشتر مقدار بیان ژن کلاژن نوع دو را نشان دادند.
جمع بندی:
محیط های حاوی فاکتورهای رشد و مواد خام ممکن است در بحث غضروف زایی اثرگذار تر از سطوح القایی باشند. چنین فعالیت زیستی مناسب برای اسفروئیدهای سلول های بنیادی در مرحله تشکیل اسفروئید، ممکن است بتواند تکنولوژی پلت فرمی را ایجاد کند که ممکن است در نهایت منجر به تولید اسفروئیدهایی شود که قادر به غضروف زایی از طریق دستکاری های محیط کشت باشند و نیازی به کشت اضافی روی سطوح تغییر یافته نداشته باشند و این امر راه را برای تکنولوژی های مقرون به صرفه هموار می کند.
Cell Mol Bioeng. 2018 Apr;11(2):99-115. doi: 10.1007/s12195-017-0517-4. Epub 2017 Dec 22.
Generating Chondromimetic Mesenchymal Stem Cell Spheroids by Regulating Media Composition and Surface Coating.
Sridharan B1, Laflin AD2, Detamore MS3.
Abstract
INTRODUCTION:
Spheroids of mesenchymal stem cells (MSCs) in cartilage tissue engineering have been shown to enhance regenerative potential owing to their 3D structure. In this study, we explored the possibility of priming spheroids under different media to replace the use of inductive surface coatings for chondrogenic differentiation.
METHODS:
Rat bone marrow-derived MSCs were organized into cell spheroids by the hanging drop technique and subsequently cultured on hyaluronic acid (HA) coated or non-coated well plates under different cell media conditions. Endpoint analysis included cell viability, DNA and Glycosaminoglycan (GAG) and collagen content, gene expression and immunohistochemistry.
RESULTS:
For chondrogenic applications, MSC spheroids derived on non-coated surfaces outperformed the spheroids derived from HA-coated surfaces in matrix synthesis and collagen II gene expression. Spheroids on non-coated surfaces gave rise to the highest collagen and GAG when primed with medium containing insulin-like growth factor (IGF) for 1 week during spheroid formation. Spheroids that were grown in chondroinductive raw material-inclusive media such as aggrecan or chondroitin sulfate exhibited the highest Collagen II gene expression in the non-coated surface at 1 week.
CONCLUSION:
Media priming by growth factors and raw materials might be a more predictive influencer of chondrogenesis compared to inductive-surfaces. Such tailored bioactivity of the stem cell spheroids in the stage of the spheroid formation may give rise to a platform technology that may eventually produce spheroids capable of chondrogenesis achieved by mere media manipulation, skipping the need for additional culture on a modified surface, that paves the way for cost-effective technologies.
PMID: 29623134