The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Orthopaedics Research, University of Virginia, 2Biological Sciences, University of Delaware, 3Orthopaedic Surgery, University of Virginia
Balian, G., Beck, G., Madhu, V., Sikes, R., Cui, Q., Liang, H., et al. Peptides from Phage Display Library Modulate Gene Expression in Mesenchymal Cells and Potentiate Osteogenesis in Unicortical Bone Defects. J. Vis. Exp. (46), e2362, doi:10.3791/2362 (2010).
Две новые синтетические пептиды, ускорить формирование костей и может быть доставлена по коллагеновой матрицы. Целью настоящего исследования было изучение влияния на кости ремонта в unicortical модель дефекта. Лечение мезенхимальных клеток производится увеличение активности щелочной фосфатазы, показали, образование узелков на клетки, и увеличение экспрессии генов для runx2, osterix, кости sialoprotein и остеокальцина. Коллагеновой губки пропитанной пептид способствует ремонт костных дефектов, в то время как контроль был менее эффективным. Результаты этого исследования показали, что мезенхимальные клетки, обработанные пептида в пробирке дифференцироваться в направлении остеогенеза и, что пептиды доставлен в естественных условиях использования коллагеновой губки способствовать ремонт unicortical дефектов.
1. В естественных условиях Biopanning изолировать Фаг, ориентированных длинных костей
Фага ДНК последовательности и пептиды с соответствующей последовательности были синтезированы. Пептиды были синтезированы с гли-гли-гли-сер-лизин линкер (компоновщик необходим для пары флуоресцентных пигментов, которые помогают отслеживать / след пептиды).
2. Мезенхимальные культуры клеток для Остеогенные Эксперименты дифференциации клеток
3. Пептид Окрашивание для культивируемых клеток и тканей
4. Щелочная Пробирной активность фосфатазы
5. Мезенхимальные дифференциации клеток использованием L7 и R1
6. В естественных условиях Подготовка Gelfoam композитный
7. Костных дефектов
8. Гистологии и Морфометрия
Регенерация кости оценивали по валовой морфологии и цифровых изображений, снятых.
9. Кость Ремонт
Обзор
Кость ремонта явно очень важная область рассмотрения в области регенерации тканей опорно-двигательного аппарата. Пептиды, которые целевой кости может иметь значительные полезности в практике ортопедической хирургии, в частности в использовании протезов, которые могут быть пребывающего в течение многих лет, если не десятилетия. Биомиметических свойства кости факторов тропического может создать технологический шаг вперед в области тканевой инженерии, а также для протезно хирургии костей. Включение кости целенаправленного воздействия на факторы в синтетических или природных полимеров может помочь специфичность клеточного присоединения, тем самым очистку эндогенных клеток в тканях, которые проходят ремонт и восстановление. Еще одна цель была установить, если наши уникальные кости ориентации пептидов, определенные в естественных условиях biopanning библиотеки дисплей фага будет связываться с клетки, выделенные из костей и костного мозга, и обладают потенциалом для модуляции остеогенеза в пробирке и регенерации костной ткани в естественных условиях.
В наших экспериментах мы поставили пептидов в бедренную дефекты в крысах с использованием природных и синтетических полимеров, матриц и регенерации костной рассмотрены гистология, биохимия, генная экспрессия, микро-КТ и биомеханики для того, чтобы выяснить подробности пептид деятельность по регенерации кости. Дальнейшее развитие этого подхода может привести к открытию и разработке биологически активных соединений, предназначенных для костей и потенцируют ремонт с помощью механизмов, которые хорошо характеризуется биологически на клеточном и молекулярном уровнях.
Окрашивание
Пептиды были синтезированы с биотин-этикетки, чтобы определить обязательные и локализации мезенхимальных клеток. Fluorescein-изотиоцианат (FITC) меченных авидин был использован для локализации микроскопически связывание пептидов на клетки, выращенные в пробирке. Пептиды связываются с мезенхимальных клеток в культуре, а также кости и костный мозг мышей ребра срезов ткани в пробирке (рис. 1).
Фон Косса Окрашивание
Мезенхимальные клетки (D1) был клонирован из костного мозга и используется для определения остеогенной влияние пептидов на клетки в пробирке. Клетки обрабатывали пептидов L7 и R1 для определения изменений в морфологии клеток и экспрессии генов. На 4-й день, клетки начали совокупности, и агрегаты пополнился время для формирования узелков, шаблон поведения клеток похож на костных клеток в культуре (рис. 2).
Кроме того пептидных L7 или R1 в клетки расширенной окрашивания культур с фон Косса. Клетки затем обрабатывают различными концентрациями пептида L7 или R1 на срок до 16 дней в культуре. Было установлено, что 5 нМ пептид был наиболее эффективным в пробирке. Активность щелочной фосфатазы в культурах, которые лечились пептида увеличился с от 2 до 3,5 раза. Кратного увеличения зависит от концентрации пептида и время лечения в культуре.
ПЦР в реальном времени
Клетки обрабатывали L7 и R1 пептиды были проанализированы с использованием реального времени PCR для экспрессии гена в течение двух известных костных клеток факторов транскрипции (Osterix и Runx2) и трех белков костного матрикса (костный sialoprotein, остеокальцина и коллагена типа I). Лечение с R1 показал увеличение Osterix и Runx2 экспрессии генов. Коллаген типа 1 экспрессии генов оставались неизменными. Лечение L7 показали увеличение экспрессии гена BSP и остеокальцина, а также выражения типа я коллагена гена. Это показывает, что оба пептида влиять на гены, которые связаны с возникновения и прогрессирования остеогенеза в мезенхимальных клеточных культурах.
Лечение в культурах пробирке клетки с пептидами R1 и L7 выявил анаболический эффект, связанный с использованием формирования костей мезенхимальных клеток. Увеличение отношения остеопротегерин к RANKL свидетельствует об уменьшении набора костной резорбции клетками, которые известны как остеокластов. Лечение клеток с пептидами также приводит к увеличению экспрессии генов, которые связаны с формирования костей и уменьшает факторы, которые препятствуют остеогенеза.
Гистология
Чтобы определить количество костей, мы подвержены ломтиками кости μLtraviolet свет таким образом производя аутофлюоресценция. Это обеспечивает больший контраст между костью и без костных тканей с целью количественного 2. Разделы были сфотографированы с использованием как светлого поля и УФ-света (рис. 3) Nikon и УФ-света системой Nikon цифровых изображений при том же увеличении (х10 цель). В результате цифровые изображения были проанализированы с Metavue обработки изображений (Molecular Devices). Мы выбрали фиксированный, прямоугольной области интереса (ROI), который содержал 8 мм unicortical дефекта. Место повреждения всегда был представлен в этом окупаемость инвестиций путем ручного размещения окна в правильном положении на каждом изображении. H & E-положительных пиксели были частично автоматизированы с помощью волшебной палочки инструмент задан цвет толерантности. Эта терпимость настройку в результате подчеркнул пикселей с рядом зеленый, что соответствует именно с гистологическим появления костной ткани в H & E-окрашенные срезы. Общее число H & E-положительных пикселей для каждой секции был записан. Пиксель насчитывает от отдельных участков были усреднены для каждого образца и большеберцовой различия внутри стран и между группами лечения были рассчитаны на основе этих средних. Территориях для всех образцы затем сравниваются на основе количества новых кортикальной кости (рис. 4).
Наличие костных в секциях было количественно определить кости ремонта в дефектов получавших пептид gelfoam + по сравнению с gelfoam в одиночку. Дефекты, которые были заполнены gelfoam + R1 пептид показал наибольшее количество корковой ремонт с 10, 7 и 2-кратное увеличение на 3, 5, 12 недель, соответственно. Различия в корковых ремонт кости в gelfoam + пептида по сравнению с gelfoam одни были наиболее заметны на 3 и 5 недель демонстрируя, что пептид способствует регенерации кости корковых (рис. 5).
10. Анаболический эффект Остеогенные пептиды
ОПГ / RANKL отношение больше RANKL / OPG отношение, которое предполагает, что пептиды могут оказывать непосредственное влияние на остеобласты и регулировать резорбцию кости.
Синтетические пептиды могут иметь преимущества по сравнению с более крупных молекул, таких как быстрота приготовления, молекулярной стабильности, долгую жизнь шельфа и потенциально терапевтических применений. Значительный прогресс был достигнут в попытках модулировать потерю костной массы и регенерации, контролируя цитокинов и факторов роста. Эти остеотропных пептиды могут предлагать привлекательные альтернативы существующей терапии, которые стимулируют анаболизм костей и костной регенерации.

Рисунок 1. Пептида связывания с мозга и костей мышей ребра срез ткани в пробирке.

Рисунок 2. Мезенхимальных клеток (D1) образуют узелки после пептид лечения.

Рисунок 3. Гистология костной отремонтировать, используя остеогенной пептиды, L7 и R1.

Разделах Рисунок 4. Кость окрашивали H & E в УФ-свете, который вызывает аутофлюоресценция. Это обеспечивает больший контраст между костью и без костных тканей для количественного определения целей.

Рисунок 5. Количественное кости в разделах гистологии показали наибольшее количество корковой ремонт был на 5 недель10-кратное изменение, 7 и 2-кратный на 3 и 5 недель демонстрируя, что пептид способствует регенерации корковой кости.
Производство этого видео была организована Новой Англии Биолабс, Inc, которая производит одни из реагентов, используемых в этой статье.
Национальный институт здоровья, AR53579, остеогенез: Потенцирования с пептидами Кость Tropic
Национальный институт здоровья, AR056422, анаболический эффект Остеогенные пептиды
Национальный институт здоровья, T32 AR050960, костно-мышечной Ремонт и регенерации тканей
DOD, PC051219 нуклеолина: Роман Посредник рака предстательной железы и костного мозга Эндотелиальная клеточной адгезии
Министерство обороны, PC061508, метастазы рака простаты Cell-посредники мозга костей адгезии
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Phage Display Peptide Library Kit-Ph.D-12 | New England Biolabs | E8110S |
1
ReplyPosted by: Terilynn VinkDecember 20, 2011, 3:36 PM