نیچ های مصنوعی برای تمایز سلولهای بنیادی جنینی انسان از تشکیل اجسام جنینی ممانعت می کند

ویژگی های منحصر به فرد خود تجدیدی و پرتوانی سلول های بنیادی جنینی انسان ( hESCs ) پتانسیل تکوین نامحدودی را برای روش های جدید سلول درمانی ارائه می کند. درحال حاضر، hESCs  با استفاده از روش هایی مثل کشت تک لایه و تشکیل  اجسام جنینی ( EB ) کشت و تمایز می یابند. به این ترتیب، دستیابی به تمایز کارآمد در ساختارهای بالاتر و همچنین حفظ بقاء سلولها درطول تمایز به جمعیت های سلولی همگن بصورت یک چالش باقی مانده است. در اینجا، ما استفاده از داربست های پلیمری بسیار متخلخل را به عنوان نیچ سلول های بنیادی مصنوعی توصیف می کنیم. این داربست ها با دور زدن مرحله شکل گیری EB ، قادربه کشت سه بعدی سلول های بنیادی جنینی تمایز نیافته و پس از آن تمایز مستقیم آنها به سه لایه زاینده اولیه هستند. سلول های بنیادی جنینی H9 با موفقیت در داربست های پلیمری زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک - گلیکولیک اسید ( PLGA ) حفظ شده  و تکثیر یافتند. نتایج نشان داد که سلول ها در داربست PLGA ویژگی های سلول های بنیادی چند توان تمایز نیافته را حفظ کردند. علاوه براین، این داربست ها امکان تمایز به دودمان های مورد نظر را با افزودن فاکتورهای رشد به سیستم کشت فراهم کردند. مطالعه پیوند درداخل بدن نشان داد که داربست ها می تواند ریز محیطی را فراهم کنند که hESCs را قادربه برقراری ارتباط با محیط اطراف خود و در نتیجه پیشبرد تمایز سلولی می کند. بنابراین، این روش یک سیستم کشت / تمایز منحصر به فرد را برای hESCs فراهم می کند که در برنامه های مختلف مهندسی بافت بر پایه سلول کاربرد دارد.

J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2013 Dec 10. doi: 10.1002/jbm.b.33092. [Epub ahead of print]

Synthetic niches for differentiation of human embryonic stem cells bypassing embryoid body formation.

Liu Y, Fox V, Lei Y, Hu B, Joo KI, Wang P.

Author information

• Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of Southern California, Los Angeles, California.

Abstract

The unique self-renewal and pluripotency features of human embryonic stem cells (hESCs) offer the potential for unlimited development of novel cell therapies. Currently, hESCs are cultured and differentiated using methods, such as monolayer culture and embryoid body (EB) formation. As such, achieving efficient differentiation into higher order structures remains a challenge, as well as maintaining cell viability during differentiation into homogeneous cell populations. Here, we describe the application of highly porous polymer scaffolds as synthetic stem cell niches. Bypassing the EB formation step, these scaffolds are capable of three-dimensional culture of undifferentiated hESCs and subsequent directed differentiation into three primary germ layers. H9 hESCs were successfully maintained and proliferated in biodegradable polymer scaffolds based on poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA). The results showed that cells within PLGA scaffolds retained characteristics of undifferentiated pluripotent stem cells. Moreover, the scaffolds allowed differentiation towards the lineage of interest by the addition of growth factors to the culture system. The in vivo transplantation study revealed that the scaffolds could provide a microenvironment that enabled hESCs to interact with their surroundings, thereby promoting cell differentiation. Therefore, this approach, which provides a unique culture/differentiation system for hESCs, will find its utility in various stem cell-based tissue-engineering applications. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater, 2013.

PMID: 24327412