نظام 3D لغضروفية زراعة مفصلي الإنسان في السائل الزليلي
في هذا العمل ، ونحن مغلفة غضروفية مفصلي الإنسان في الخرز باستخدام الجينات المعدلة صناعة التغليف ، واقترح البروتوكول (Lonza ، و 31). تستخدم هذه التركيبات 3D ، وقد وضعنا نظاما لزراعة الخلايا في مستنبت تحتوي على نسب مختلفة من السائل الزليلي الإنسان وقيم وثوابت هذه 3D للتعبير الجين الغضروف.
1. إعداد غضروفية مفصلي الإنسان (HAC) لتغليف (3D) ثلاثية الأبعاد
- ذوبان الجليد قارورة (1 مل) من غضروفية مفصلي الإنسان (HAC) (Lonza) (الممر 2) في 37 درجة مئوية لمدة حمام ماء 1 دقيقة.
- مع مزيج من وسائط النمو 1ml خلية غضروفية (Lonza) والطرد المركزي في 3000 دورة في الدقيقة لمدة 3-5 دقيقة لجمع الخلايا. تجاهل طاف.
- بيليه Resuspend خلية خلية غضروفية النمو في وسائل الإعلام (Lonza).
- الخلايا في نسيج اللوحة 10 سملوحة الثقافة دينار بحريني (العلوم البيولوجية) ، والثقافة في وسائل الإعلام نمو خلية غضروفية (Lonza) حتى الخلايا متموجة. متلازمة الطفل المفرط النشاط ينبغي أن تستخدم في عدد لا يزيد مرور 3 أو 4 (P3 أو P4).
- يغسل متلازمة الطفل المفرط النشاط على لوحة مع 155mM كلوريد الصوديوم بدلا من معيار PBS ، تليها trypsinzation لجمع الخلايا لتغليف ألجينات حبة. حالما يتم فصل الخلايا ، وتدور إلى أسفل الخلايا في 3000rpm ل5min. الخلايا هي الآن جاهزة للتغليف 3D.
2. متلازمة الطفل المفرط النشاط في تغليف حبات 3D
Resuspend ومتلازمة الطفل المفرط النشاط في حل ألجينات 1.2 ٪ (سيغما) في كثافة 8X10 5 خلية / مل. وتم تحديد أعداد الخلايا قبل التغليف ، وذلك باستخدام عداد الخلية القياسية. من المهم جدا أن يختلط جيدا لضمان توزيع عادل للخلايا في الخرز.
- ماصة للHAC / الجيني خليط المحلول إلى 12 مل حقنة المرفقة إبرة عيار 22 (تايكو الرعاية الصحية ، وشركة).
- وفي الوقت نفسه ، تعد الدورق 50 مل مع 102 مM CaCl 2 في حجم 5 مرات من الحل HAC / aginate. وضع قضيب تحريك داخل الدورق ويحرك 102 مم 2 CaCl حل ببطء (على ما يقرب من 150 دورة في الدقيقة).
- عقد قمة حقنة حوالي 6 بوصات فوق سطح الحل 2 CaCl وإضافة خليط HAC / الجينات في حل قطرة قطرة CaCl 2. بشكل عام ، والخرز ألجينات الناتجة 2mm وقطرها مع كثافة التغليف حوالي 10 4 خلية / حبة. ملاحظة : ارتفاع المحقنة خلال حل 2 CaCl هو المهم. وسوف أقصر مسافة نتيجة انخفاض المسيل للدموع في شكل بدلا من الخرز على شكل كروي ، مما تسبب في تفاوت السلامة الميكانيكية والتغليف الخلية.
- اسمحوا حبات ضجة في حل 2 CaCl عن 20-25 دقيقة. في حين أن غيرها بروتوكولات التغليف ألجينات تشير إلى وجود فترة حضانة أقصر بكثير من 10min ، وجدنا أن أطول فترة حضانة مع الحل 2 CaCl تعزيز سلامة أنالإعلانات.
- إزالة CaCl 2 الحل ، تغسل حبات 2-3 مرات في غضون 2-3 مجلدات من كلوريد الصوديوم ، ومن ثم مرة واحدة في المتوسط تمايز خلية غضروفية (Lonza). في حين أن غيرها بروتوكولات ألجينات تغليف حبة تنطوي على استخدام عامل تصفية لغسل الإجراءات المذكورة أعلاه ، وجدنا أن حبات الجينات غالبا ما تصبح المحاصرين في تصفية خارج وجاف ، وبالتالي تقليل كفاءة التغليف. وجدنا أنه الأكثر كفاءة للسماح حبات ليستقر في قاع الكأس قبل رميه الحل.
- استخدام ملعقة القياسية لنقل الخرز إلى أطباق الثقافة. نحن ثقافة عادة 12 حبات في 3 سم جيدا لمدة 2 يوما في المتوسط نمو خلية غضروفية غضروفية للسماح للتكيف مع عملية التغليف في الأجلين المتوسط وتزرع في التحول إلى متوسطة قبل تمايز خلية غضروفية (Lonza) مع السائل الزليلي.
3. غضروفية الثقافة في السائل الزليلي مستنبت
- ويمكن الحصول على السائل الزليلي جديدة من سعيادة utpatient (حصلنا السائل الزليلي من المركز الطبي لجامعة تافتس). ويمكن نقل السائل الزليلي في أنابيب الصقر 15ml إلى المختبر ، وطرد على الفور في 3000 دورة في الدقيقة لإزالة الحطام 15min الخلية. قسامة خالية من الخلايا في السائل الزليلي 1.5 أنابيب microcentrifuge مل ، لتجنب تكرار تجميد الذوبان. ويمكن تخزين طاف على -80 درجة مئوية حتى الاستخدام.
- قبل زراعة ، مزيج السائل الزليلي المتوسطة مع تمايز خلية غضروفية (آلية التنمية النظيفة ، Lonza) في نسب متفاوتة الحجمي ، مع التركيز المستمر من حامض الاسكوربيك و100mM 9 ملم CaCl 2 (هذا المبلغ اثر CaCl 2 هو لضمان سلامة الجينات الخرز).
- الحفاظ على لوحة على منصة هزاز في الحاضنة 37 درجة مئوية (تردد الهزاز : حوالي 75 مرة / دقيقة) للمساعدة في توزيع المواد الغذائية داخل حبات الجينات ، والحد من التثاقل من الخرز. هذا مهم خصوصا ونحن ثقافة هذه غضروفية لفترة ممتدة من الزمن (تصل إلى 4 أسابيع). مذكرة: على الرغم من النمو خلية غضروفية وسائل الإعلام التمايز (Lonza) تحتوي على اثنين استخداما المضادات الحيوية والجنتاميسين الأمفوتريسين ، فإننا لم يكمل أي المضادات الحيوية عندما كنا مئوية مختلفة من السائل الزليلي لزراعة خلية غضروفية. ولوحظ عدم وجود تلوث من أي وقت مضى.
- تغيير وسائل الاعلام كل يوم مخاليط 2-3. وقد لزوجة السائل الزليلي عقبة رئيسية في زراعة غضروفية حبات مغلفة في الجينات خلال فترة طويلة الأجل الثقافات. وجدنا أنه الأكثر فاعلية لتخفيف السائل الزليلي ، تستكمل المتوسطة مع CaCl 102mM 2 (50 ٪ V / V) ، الذي يعزز أيضا سلامة من الخرز الجينات. في هذه الطريقة ، ببطء وسيلة يمكن إزالتها مع الماصة ، دون الإضرار الخرز.
4. متلازمة الطفل المفرط النشاط الحصاد في الخرز الجينات لتحليل التعبير الجيني
يجب توخي الحذر خاصة عند حصاد متلازمة الطفل المفرط النشاط من الخرز الجينات لتحليل التعبير الجيني.
- تغسل حبات ألجينات تي 3MES في CaCl 102 2 ملي لنحو 5 دقائق في كل مرة.
- استرداد غضروفية بإضافة 55 ملم على NaCitrate حجم 4-5 مرات من الخرز. فمن المهم أن يغرقها حبات الجينات في حل NaCitrate. اهتزاز أو الروك لمدة 20-30 دقيقة.
- تدور باستمرار تجاهل الخلايا وطاف.
- لRT - PCR التحليل ، resuspend الكرية خلية في المخزن تحلل الخلية (RNA Qiagen العزلة عدة) ، والمضي قدما في تنقية الحمض النووي الريبي.
5. متلازمة الطفل المفرط النشاط في الإصلاح الخرز الجينات لتحليل النسيجي
الرعاية الخاصة التي يجب اتخاذها لجني متلازمة الطفل المفرط النشاط من الخرز للتحليل النسيجي 3D.
- تغسل حبات ألجينات 3 مرات في 102 ملي CaCl 2 للمرة كل حوالي 5 دقائق. لغسل بعيدا تماما السائل اللزج الزليلي ، وجدنا أنها الأكثر فعالية لغسل المتوسطة مع تمايز خلية غضروفية (Lonza) بين عشية وضحاها ، التأرجح في الحاضنة 37 درجة مئوية تردد هزاز (: نحو 75 مرةق / دقيقة). تم استخدام متوسط نمو خلية غضروفية لضمان بقاء خلية غضروفية في هذا يغسل طويلة والسماح للتغلغل الحد الأقصى للعامل اصلاح.
- إصلاح حبات في الايثانول 70 ٪ بين عشية وضحاها ، والمضي قدما في التحليل النسيجي. لأداء تلوين دابي ، احتضان حبات ألجينات مع الحل دابي (500ng/ml) ل1hr تحت هزاز لطيف ، ويغسل لمدة 3 مرات مع 102mM CaCl 2 لمدة 15 دقيقة كل مرة. ويمكن بعد ذلك أن ينظر إلى الصور دابي تحت المجهر الفلورسنت. يمكن أيضا أن يكون مقطوع الخرز الأزرق لalcian و H & E تلطيخ.
6. ممثل النتائج
ويصور لنا طريقة لزراعة 3D غضروفية الإنسان في نسب عالية من السائل الزليلي في الرسم التخطيطي هو مبين في Fig.1. بعد أن تم تغليف حبات غضروفية الإنسان في الجينات ، وسمح لهم تنمو في المتوسط تستكمل مع تفاوت النسب من السائل الزليلي. بسبب لزوجة السائل الزليلي ، فمن الضروريغضروفية الثقافة في ظل ظروف هزاز ثابت لمنع تكتل ليبني الغضروف وضمان عدالة توزيع المواد الغذائية. ومن الضروري أيضا أن تغسل حبات الجينات على نطاق واسع قبل استرداد غضروفية ، بحيث تحدد أو تحلل العازلة يمكن ان تخترق الخرز (Fig.1). وتظهر مشرق الميدان (BF) صور غضروفية في الخرز ألجينات في Fig.2. تم تنفيذ تلوين دابي لتأكيد توزيع usniform من الخلايا داخل الخرز (الشكل 2). في نهاية الفترة الثقافة 21 يوما ، تم إجراء تحليل الجينات التعبير qRT - PCR. تم استخدام الجينات GAPDH مرجعية للتطبيع لجميع تقارير إتمام المشروعات ، كما تم تحديده ليكون واحدا من الجينات المرجعية الأكثر موثوقية لتحليل qPCR على غضروفية 32. ويرد مثال في الشكل. 3 ، حيث قمنا بتحليل النتائج من غضروفية مفصلي الإنسان المثقف في السائل الزليلي المجمعة من ستة مرضى هشاشة العظام. يتسق مع حقيقة أن من غضروفيةوجدنا وقد تم توسيع Lonza 2D في الثقافات ، والذي من شأنه أن يؤدي حتما إلى إلغاء التمايز 33 ، أن يوم 0 غضروفية أعرب مستويات أدنى من الجينات الغضروف مصفوفة (الشكل 3). زراعة 3D من غضروفية المتوسطة مع تمايز خلية غضروفية (Lonza) أو المتوسطة تستكمل مع السائل الزليلي زيادة كبيرة في التعبير الجيني للغضروف الكولاجين ، وaggrecan MMP13 ، الذي يشير إلى خلية غضروفية إعادة التمايز بحلول يوم 21 (Fig.3) 34. زيادة نسبة السائل الزليلي في وسائل الإعلام أدت إلى مستويات مماثلة من مصفوفة الغضروف الثاني الكولاجين وعلامات aggrecan التعبير مرنا (Fig.3A و3B). علاوة على ذلك ، غضروفية مثقف في السائل الزليلي 100 ٪ معارضها حتى انخفاضا في التعبير الغضروف انزيم المهينة مرنا MMP13 بالمقارنة مع أولئك المثقفين في حدها المتوسط (Fig.3C). ومن المثير للاهتمام ، ومستوى التعبير عن موت الخلايا caspase المؤشر 3 انخفضت تدريجيا مع زيادة نسبة السائل الزليلي ، مما يوحي بأن لياليوقد أدى ynovial زراعة السائل إلى مستويات الخلايا انخفض (الشكل 3D). لذلك ، نتائجنا تظهر ان زراعة غضروفية مفصلي الإنسان في مستويات عالية من السائل الزليلي في وضع 3D هي التكنولوجيا ممكنا.
جداول وأرقام

الشكل 1. رسم تخطيطي لطريقة لغضروفية الثقافة مفصلي الإنسان في نسب عالية من السائل الزليلي في الخرز ألجينات 3D. أولا ، يتم خلط الجينات غضروفية والحل. عندما يطبق الانقطاع عن الحكمة في حل CaCl 2 ، وثبتوا غضروفية داخل حبات crosslinked هيدروجيل الكالسيوم وألجينات. ثم يتم تربيتها في هذه التركيبات 3D المتوسط تمايز خلية غضروفية (Lonza) مع تفاوت النسب من السائل الزليلي الإنسان. بعد 21 يوما من زراعة تحت شرط هزاز ، تغسل حبات الجينات التي تحتوي على الخلايا على نطاق واسع بعد ذلك يتم استرجاع الخلايا للجيناتتحليل التعبير.

الشكل 2. مجال برايت (BF) والصور دابي لل chondrocytes مفصلي الثقافات البشرية مغلفة مع 0 ٪ ، 30 ٪ ، 50 ٪ ، 70 ٪ و 100 ٪ السائل الزليلي. وكانت غضروفية كروية الشكل في جميع الأحوال الثقافة. وكانت صور متراكبة من حقل مشرق (BF) ودابي لتأكيد الموقع وتوزيع غضروفية. Insets والصور المكبرة. النصال ، colocalization من غضروفية في BF والصور تلطيخ دابي.

الشكل 3. qRT - PCR تحليل مغلفة غضروفية مفصلي الإنسان في اليوم 0 (D0) بعد نهاية 21 يوما من زراعة (D21) في المتوسط تستكمل مع نسب متفاوتة من السائل الزليلي (SF) (0 ٪ ، 30 ٪ ، 50 ٪ ، 70 ٪ و 100 ٪). وتظهر نتائج أربع عينات المستقلة هنا. كان يستخدم كمرجع GAPDH الداخلية لجميع تقارير إتمام المشروعات. A. الكولاجين التعبير مرنا الثاني باء. Aggrecan التعبير مرنا. C. MMP13 التعبير مرنا. D. Caspase التعبير مرنا 3. تم تقييم أهمية الإحصائية ليوم 0 عينات ونماذج من يوم 21 0 ٪ و 100 ٪ السائل الزليلي (SF) زراعة ، وذلك باستخدام برامج المعهد الوطني للإحصاء. * ترمز P <0.05.