ژل های حرارتی پلی پپتیدی به عنوان یک داربست کشت سه بعدی برای تمایز هپاتوسیتی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از لوزه انسان
تاریخ انتشار: پنجشنبه 20 شهریور 1393
| امتیاز:
ژل های حرارتی پلی پپتیدی به عنوان یک داربست کشت سه بعدی برای تمایز هپاتوسیتی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از لوزه انسان
سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از لوزه (TMSCs) برای تمایزهپاتوسیتی (سلول های کبدی) در ماتریکس سه بعدی ژل حرارتی پلی (اتیلن گلیکول) پلی –ال آلانین مورد بررسی قرار گرفت . این پلیمر diblock بر اساس تجمع نانو فیبرها در آب تشکیل صفحات β-داده و محلول آبی پلیمر در محدوده غلظت 5- 8 درصد وزنی با افزایش درجه حرارت تحت گذار سل به ژل قرار می گیرد. سلول های محبوس درماتریکس سه بعدی با افزایش درجه حرارت محلول آبی PEG-L-PA و سوسپانسیون سلولی (6.0 درصد وزنی) به 37 درجه سانتیگراد تهیه شد. ضریب ژل در 37 درجه سانتیگراد حدود 1000 پا بود که شبیه بافت بدون سلول شده کبد بود. تکثیر سلولی، تغییر در مورفولوژی سلول، بیان مارکرهای کبدی و عملکرد زیستی ویژه هپاتوسیت ها برای سیستم کشت سه بعدی ، ژل حرارتی حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی در غیاب عوامل رشد هپاتوسیتی (پروتکل M)، ژل حرارتی حاوی سلول های بنیادی مزانشیمی که فاکتور رشد هپاتوسیتی به محیط کشت آنها افزوده شده بود (پروتوکل MGF) و ژل حرارتی حاوی سلول های مزانشیمی که در آنها عوامل رشد هپاتوسیتی طی گذار سل به ژل به همراه سلول درون ژل قرار گرفتند (پروتکل GGF) ، مقایسه شدند. مورفولوژی کروی و اندازه سلول های محصور شده در سیستم M در طول دوره کشت سه بعدی 28 روزه حفظ شدند، درحالی که در سیستم های MGF و GGF سلول ها مورفولوژی خود را تغییرداده و تجمعات سلولی قابل توجهی مشاهده شد. بیان مارکرهای ویژه هپاتوسیتی و عملکرد متابولیک برای سیستم M قابل چشم پوشی بود. در حالیکه، ژن های هپاتوسیتی آلبومین، سیتوکراتین 18 (CK-18)، و فاکتور هسته ای هپاتوسیتی 4α (α 4 (HNF- به طور قابل توجهی در هر دو سیستم MGF و GGF بیان شدند. علاوه براین، تولید آلبومین و α فتوپروتئین نیز به طور قابل توجهی در هر دو سیستم MGF و GGF مشاهده شد. جذب کاردیوگرین و لیپوپروتئین با چگالی کم، عملکرد متابولیک ویژه سلولهای کبدی، در سیستم های MGF و GGF کاملا آشکار بود. اطلاعات فوق نشان می دهد که سیستم کشت سه بعدی ژل های حرارتی PEG-L-PA ریز محیطی سازگار با سلول برای تمایز هپاتوسیتی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از لوزه را فراهم می کند. به ویژه، نتایج موفقیت آمیز سیستم GGF نشان می دهد که ژل های حرارتی PEG-L-PA می تواند یک سیستم مهندسی بافت قابل تزریق امیدوار کننده برای ترمیم بافت کبد پس از بهینه سازی فرمول آبی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از لوزه ، فاکتورهای رشد هپاتوسیتی، و دیگر فاکتورهای بیوشیمیایی باشد.
ACS Appl Mater Interfaces. 2014 Sep 5. [Epub ahead of print]
Polypeptide Thermogels As a 3D Culture Scaffold for Hepatogenic Differentiation of Human Tonsil-derived Mesenchymal Stem Cells.
Kim SJ, Park MH, Moon HJ, Park JH, Ko DY, Jeong B.
Abstract
Tonsil-derived mesenchymal stem cells (TMSCs) were investigated for hepatogenic differentiation in the 3D matrixes of poly(ethylene glycol)-b-poly(L-alanine) (PEG-L-PA) thermogel. The diblock polymer formed β-sheet based fibrous nano-assemblies in water and the aqueous polymer solution undergo sol-to- gel transition as the temperature increases in a concentration range of 5.0-8.0 wt.%. The cell-encapsulated 3D matrix was prepared by increasing the temperature of the cell-suspended PEG-L-PA aqueous solution (6.0 wt.%) to 37 oC. The gel modulus at 37 oC was about 1000 Pa, which was similar to that of decellularized liver tissue. Cell proliferation, changes in cell morphology, hepatogenic biomarker expressions, and hepatocyte-specific biofunctions were compared for the following 3D culture systems; TMSC-encapsulated thermogels in the absence of hepatogenic growth factors (protocol M), TMSC-encapsulated thermogels where hepatogenic growth factors were supplied from the medium (protocol MGF), and TMSC-encapsulated thermogels where hepatogenic growth factors were coencapsulated with TMSCs during the sol-to-gel transition (protocol GGF). The spherical morphology and size of the encapsulated cells were maintained in the M system during the 3D culture period of 28 days, whereas the cells changed their morphology and significant aggregation of cells was observed in the MGF and GGF systems. The hepatocyte-specific biomarker expressions and metabolic functions were negligible for the M system. However, hepatogenic genes of albumin, cytokeratin 18 (CK-18), and hepatocyte nuclear factor 4α (HNF 4α) were significantly expressed in both MGF and GGF systems. In addition, production of albumin and α-fetoprotein was also significantly observed in both MGF and GGF systems. The uptake of cardiogreen and low-density lipoprotein, typical metabolic functions of hepatocytes, were apparent for MGF and GGF. The above data indicates that the 3D culture system of PEG-L-PA thermogels provides cytocompatible microenvironments for hepatogenic differentiation of TMSCs. In particular, the successful results of the GGF system suggest that the PEG-L-PA thermogel can be a promising injectable tissue engineering system for liver tissue regeneration after optimizing the aqueous formulation of TMSCs, hepatogenic growth factors, and other biochemicals.
PMID: 25192309