فیبرینوژن انسانی برای نگهداری و تمایز سلول های بنیادی پرتوان القایی در دو بعدی و سه بعدی
تاریخ انتشار: پنجشنبه 16 اسفند 1397
| امتیاز:
هیدروژل های فیبرینی انسانی یک انتخاب محبوب برای استفاده شدن به عنوان سازه های مهندسی بافت شده هستند زیرا آن زیست سازگار، غیر زنوژن، سازگار برای استفاده اتولوگ و زیست تخریب پذیر هستند. اخیرا ما توانایی کشت اپی تلیوم رنگدانه دار شبکیه مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) روی هیدروژل های فیبرینی را نشان داده ایم. با این حال، iPSCها خودشان برای تکثیر کشت های سلولی چسبنده برای استفاده در سلول درمانی گزینه های نسبتا اندکی به عنوان بستر(مانند لامینین) دارند. برای نشان دادن این مطلب، ما پتانسیل کشت iPSCها روی هیدروژل های فیبرینی را برای کاربردهای سه بعدی را بررسی کردیم و استفاده از فیبرینوژن(یک پروتئین پیش ساز محلول) را به عنوان یک سوبسترای پوششی برای کشت های سلولی چسبنده مرسوم ارزیابی کردیم. کشت دو بعدی با فیبرینوژن اجازه سازش پذیری سریع مدل های کشت به یک مدل غیر زنوژن را می دهد. به طور مشابه، رده های متعدد iPSCs که از نظر تجاری در دسترس هستند به سطوح پوشیده شده با فیبرینوژن می چسبند و تکثیر می شوند. سلول های iPS کشت شده روی فیبرینوژن سطوح مشابهی از مارکرهای سلول های بنیادی پرتوان SSea4(98.7% ± 1.8%)،Oct3/4(97.3% ± 3.8%)، TRA1-60(92.2% ± 5.3%) و NANOG (96.0% ± 3.9%) را در مقایسه با iPSCهای کشت شده روی Geltrex بیان کردند. با استفاده از سنجش تمایز سه رده ای ما دریافتیم که تفاوتی در توانایی iPSCهای رشد یافته روی فیبرینوژن یا Geltrex برای تمایز به اندودرم، مزودرم یا اکتودرم وجود ندارد. در نهایت، ما توانایی تمایز iPSCها به سلولهای اندوتلیالی با استفاده از تنها ظروف پوشیده شده با فیبرینوژن نشان دادیم. بر مبنای این داده ها، ما نتیجه گرفتیم که فیبرینوژن انسانی یک جایگزین در دسترس و ارزان را برای محصولات مبتنی بر لامینین برای رشد، تکثیر و تمایز iPSCها برای استفاده در کاربردهای تحقیقاتی و سلول درمانی بالینی فراهم می آورد.
Stem Cells Transl Med. 2019 Feb 15. doi: 10.1002/sctm.18-0189. [Epub ahead of print]
Human Fibrinogen for Maintenance and Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells in Two Dimensions and Three Dimensions.
Gandhi JK1, Knudsen T1, Hill M1, Roy B2, Bachman L1, Pfannkoch-Andrews C1, Schmidt KN1, Metko MM1, Ackerman MJ3, Resch Z2, Pulido JS1, Marmorstein AD1.
Abstract
Human fibrin hydrogels are a popular choice for use as a biomaterial within tissue engineered constructs because they are biocompatible, nonxenogenic, autologous use compatible, and biodegradable. We have recently demonstrated the ability to culture induced pluripotent stem cell (iPSC)-derived retinal pigment epithelium on fibrin hydrogels. However, iPSCs themselves have relatively few substrate options (e.g., laminin) for expansion in adherent cell culture for use in cell therapy. To address this, we investigated the potential of culturing iPSCs on fibrin hydrogels for three-dimensional applications and further examined the use of fibrinogen, the soluble precursor protein, as a coating substrate for traditional adherent cell culture. iPSCs successfully adhered to and proliferated on fibrin hydrogels. The two-dimensional culture with fibrinogen allows for immediate adaption of culture models to a nonxenogeneic model. Similarly, multiple commercially available iPSC lines adhered to and proliferated on fibrinogen coated surfaces. iPSCs cultured on fibrinogen expressed similar levels of the pluripotent stem cell markers SSea4 (98.7% ± 1.8%), Oct3/4 (97.3% ± 3.8%), TRA1-60 (92.2% ± 5.3%), and NANOG (96.0% ± 3.9%) compared with iPSCs on Geltrex. Using a trilineage differentiation assay, we found no difference in the ability of iPSCs grown on fibrinogen or Geltrex to differentiate to endoderm, mesoderm, or ectoderm. Finally, we demonstrated the ability to differentiate iPSCs to endothelial cells using only fibrinogen coated plates. On the basis of these data, we conclude that human fibrinogen provides a readily available and inexpensive alternative to laminin-based products for the growth, expansion, and differentiation of iPSCs for use in research and clinical cell therapy applications.
PMID: 30768863