یک پلت فرم کشت فلوئیدیک برای رشد، تمایز و هم کشتی سلولی از نظر فضایی الگودهی شده
تاریخ انتشار: چهارشنبه 23 خرداد 1397
| امتیاز:
کشت سلول های بنیادی درون بیورآکتورهای پرفیوژن، در حالی که در تولید تعداد سلول مطلوب موثر هستند اما اغلب فاقد مشابهت به بافت های طبیعی و فنوتیپ نهایی سلول هستند. ما یک اتاقک فلوئیدیک سه بعدی پرینت شده را برای کشت دینامیک سلول های بنیادی تولید کردیم که روی کنترل جریان و انحنای بستر در محیط بستر تاکید دارد که دو ویژگی فیزیولوژیک بافت های طبیعی هستند. ژئومتری یا هندسه بستر شامل آرایه ای از پیلارها یا ستون های استوانه ای عمودی بود که متمرکز شدن به واسطه اکتین سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی(hMSCs) درون فواصل تقریبا 200 میکرومتری از پلارها را تسهیل می کند و یک الگوی فضای از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی و سلول های اندوتلیالی(ECs) را در هم کشتی مقدور می سازند و منجر به تعدیل پیام رسانی کلسیم بین این دو نوع سلول ها ضروری در ریز محیط مغز استخوان می شوند. تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی تقویت شده بوسیله جریان در محیط رشد، تغییرات مکانی در بیان ALP داشت که به طور مثبتی با استرس برشی موضعی مرتبط بود. تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی درون اتاقک حفظ شد و بیشتر از تکثیر سلولی در کشت های استاتیک معمول بود. قابلیت دستکاری الگوی فضایی سلول ها، تمایز و تشکیل بافت های سه بعدی از طریق ژئومتری و جریان، سیگنال های مکانیکی-شیمیایی مربوط به اتاقک کشت را در ریز محیط سلول های بنیادی نشان می دهد و در نتیجه یک ابزار قابل کاربرد برای مطالعه برهمکنش بین انحنای بستر، استرس برشی و ماشین اکتین درون سلولی در سازه های مهندسی بافت شده ارائه می کند.
Tissue Eng Part A. 2018 May 30. doi: 10.1089/ten.TEA.2018.0020. [Epub ahead of print]
A Fluidic Culture Platform for Spatially Patterned Cell Growth, Differentiation, and Cocultures.
Lembong J1, Lerman MJ2, Kingsbury TJ3, Civin CI4, Fisher JP5.
Abstract
Stem cell cultures within perfusion bioreactors, while efficient in obtaining cell numbers, often lack the similarity to native tissues and consequently cell phenotype. We develop a three-dimensional (3D)-printed fluidic chamber for dynamic stem cell culture, with emphasis on control over flow and substrate curvature in a 3D environment, two physiologic features of native tissues. The chamber geometry, consisting of an array of vertical cylindrical pillars, facilitates actin-mediated localization of human mesenchymal stem cells (hMSCs) within ~200 µm distance from the pillars, enabling spatial patterning of hMSCs and endothelial cells (ECs) in cocultures and subsequent modulation of calcium signaling between these two essential cell types in the bone marrow microenvironment. Flow-enhanced osteogenic differentiation of hMSCs in growth media imposes spatial variations of ALP expression, which positively correlates with local shear stress. Proliferation of hMSCs is maintained within the chamber, exceeding the cell expansion in conventional static culture. The capability to manipulate cell spatial patterning, differentiation, and 3D tissue formation through geometry and flow demonstrates the culture chamber's relevant chemo-mechanical cues in stem cell microenvironments, thus providing an easy-to-implement tool to study interactions among substrate curvature, shear stress, and intracellular actin machinery in the tissue engineered construct.
PMID: 29845891