القای تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی و تشکیل غضروف بوسیله میکروسفیرهای کلاژنی فاقد کراس لینکر
تاریخ انتشار: یکشنبه 16 شهریور 1393
| امتیاز:
به دلیل توانایی خود ترمیمی ضعیف، غضروف مفصلی می تواند دچار تخریب های غیر قابل برگشت طی مراحل بیماری های مختلف و یا پس از آسیب شود. یک روش امیدوارکننده برای مهندسی بافت غضروف شامل استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی (MSC) و یک فاکتورتمایزی در ترکیب با یک زیست ماده قابل تزریق به عنوان حامل می باشد. ما دراینجا یک روش سنتز جدید را برای ایجاد میکروسفیرهای کلاژنی طبیعی بدون استفاده از کراس لینکرهای سمی توصیف می کنیم. یک امولسیون بین کلاژن نوع I و روغن پرفلورین دار تشکیل و توسط سورفکتانت کوپلیمر پرفلورین زیست سازگار تثبیت شد. نانوذرات کروی کلاژن فیبریلی از طریق تبدیل سل- ژل ناشی از بخارات آمونیاک تشکیل شد. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی نشان داد که این میکروسفیرهای خود کراس لینک شده، بوسیله ژلی از فیبریل های کلاژن مخطط تشکیل شده است. میکروسفیرهایی که با فاکتور تبدیل کننده رشد بتا (TGF-β) 3 پر شده بود به تدریج این فاکتور تمایزی را طی یک دوره چهار هفته ای آزاد کردند. سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی به سرعت به میکروسفیرهای حاوی TGF-β3 چسبیده و پس از 21 روز کشت، مورفولوژی سلولهای غضروفی معمولی را نشان داده و ماتریکس غیرمعدنی ساخته شده از اجزای مشخص غضروفی ، اگریکان و کلاژن نوع II را تولید کردند، اما فاقد نشانگر هیپرتروفیکی کلاژن نوع X بودند. تزریق زیر جلدی همزمان سلول های بنیادی مزانشیمی و میکروسفیرهای حاویTGF-β3 در موش سبب تشکیل مداوم یک بافت شبه غضروفی شد که هیپرتروفیک، کلسیفیه و دارای عروق بود. در نتیجه، ما میکروسفیرهای کلاژنی فاقد کراس لینکر را ایجاد کردیم که تمایز غضروفی سلول های بنیادی مزانشیمی را در in vitro و in vivoموجب شد.
Eur Cell Mater. 2014 Sep 2;28:82-97.
Induction of mesenchymal stem cell differentiation and cartilage formation by cross-linker-free collagen microspheres.
Mathieu M1, Vigier S, Labour MN, Jorgensen C, Belamie E, Noël D.
Abstract
Because of poor self-healing ability, joint cartilage can undergo irreversible degradation in the course of various diseases or after injury. A promising approach for cartilage engineering consists of using of mesenchymal stem cells (MSC) and a differentiation factor combined with an injectable carrier biomaterial. We describe here a novel synthesis route for native collagen microspheres that does not involve the use of potentially toxic crosslinking agents. An emulsion was formed between a type I collagen solution and perfluorinated oil, stabilised by a biocompatible triblock perfluorinated copolymer surfactant. Spherical microparticles of fibrillar collagen were formed through a sol-gel transition induced by ammonia vapours. Electron microscopy observations showed that these self-cross-linked microspheres were constituted by a gel of striated collagen fibrils. Microspheres that were loaded with transforming growth factor beta (TGF-β)3 progressively released this differentiation factor over a four weeks period. Human MSC rapidly adhered to TGF-β3-loaded microspheres and, after 21 d of culture, exhibited typical chondrocyte morphology and produced an uncalcified matrix made of the predominant cartilage components, aggrecan and type II collagen, but devoid of the hypertrophic marker type X collagen. Subcutaneous co-injection of MSC and TGF-β3-loaded microspheres in mice consistently led to the formation of a cartilage-like tissue, which was however hypertrophic, calcified and vascularised. In conclusion, we developed cross-linker free collagen microspheres that allowed chondrogenic differentiation of MSC in vitro and in vivo.
PMID: 25179212