تشكيل العظام المتكاملة من خلال التعظم داخل الغضروف في الجسم الحي باستخدام الخلايا الجذعية الوسيطة

Summary

علاج العظام عن طريق التعظم داخل الغضروف عن طريق زرع أنسجة الغضاريف الاصطناعية المنتجة من الخلايا الجذعية الوسيطة لديه القدرة على التحايل على عيوب العلاجات التقليدية. الهلاميات المائية لحمض الهيالورونيك فعالة في توسيع نطاق ترقيع الغضاريف المتمايزة بشكل موحد بالإضافة إلى إنشاء عظام متكاملة مع الأوعية الدموية بين الطعوم المنصهرة في الجسم الحي.

Abstract

من الصعب تطبيق العلاج التقليدي لتجديد العظام باستخدام الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) على عيوب العظام الأكبر من الحجم الحرج لأنه لا يحتوي على آلية للحث على تكوين الأوعية. يؤدي زرع أنسجة الغضاريف الاصطناعية المصنعة من MSCs إلى تكوين الأوعية الدموية وتكوين العظام في الجسم الحي عن طريق التعظم داخل الغضروف (ECO). لذلك ، قد يكون هذا النهج بوساطة منظمة التعاون البيئي علاجا واعدا لتجديد العظام في المستقبل. يتمثل أحد الجوانب المهمة للتطبيق السريري لهذا النهج بوساطة ECO في إنشاء بروتوكول لإعداد ما يكفي من الغضروف ليتم زرعه لإصلاح عيب العظام. ليس من العملي بشكل خاص تصميم كتلة واحدة من الغضروف المطعمة بحجم يتوافق مع شكل عيب العظم الفعلي. لذلك ، يجب أن يكون للغضروف المراد زرعه خاصية تكوين العظام بشكل متكامل عند زرع قطع متعددة. قد تكون الهلاميات المائية أداة جذابة لتوسيع نطاق الطعوم المهندسة بالأنسجة من أجل التعظم داخل الغضروف لتلبية المتطلبات السريرية. على الرغم من أن العديد من الهلاميات المائية المشتقة بشكل طبيعي تدعم تكوين غضروف MSC في المختبر و ECO في الجسم الحي ، إلا أن مادة السقالة المثلى لتلبية احتياجات التطبيقات السريرية لم يتم تحديدها بعد. حمض الهيالورونيك (HA) هو عنصر حاسم في مصفوفة الغضروف خارج الخلية وهو عديد السكاريد القابل للتحلل الحيوي والمتوافق حيويا. هنا ، نظهر أن الهلاميات المائية HA لها خصائص ممتازة لدعم التمايز في المختبر لأنسجة الغضاريف القائمة على MSC وتعزيز تكوين العظام داخل الغضروف في الجسم الحي.

Introduction

لا يزال العظم الذاتي هو المعيار الذهبي لإصلاح عيوب العظام بسبب الصدمات والعيوب الخلقية والاستئصال الجراحي. ومع ذلك ، فإن تطعيم العظام الذاتي له قيود كبيرة ، بما في ذلك ألم المتبرع ، وخطر العدوى ، وحجم العظام المحدود الذي يمكن عزله عن المرضى¹،²،^3،4. تم تطوير العديد من المواد الحيوية كبدائل للعظام ، تجمع بين البوليمرات الطبيعية أو الاصطناعية والمواد المعدنية مثل فوسفات الكالسيوم أو هيدروكسيباتيت ^5,6. عادة ما يتم تحقيق تكوين العظام في هذه المواد الهندسية باستخدام المواد المعدنية كمادة أ....

Protocol

يستخدم هذا البروتوكول ذكور الفئران العارية البالغة من العمر 4 أسابيع. إيواء أربعة فئران في قفص تحت دورة الضوء / الظلام لمدة 12 ساعة عند 22-24 درجة مئوية ورطوبة نسبية 50٪ -70٪. أجريت جميع التجارب على وفقا للإرشادات المعتمدة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام بجامعة طوكيو للطب وطب الأسنان (معرف الموافقة: A2019-204C و A2020-116A و A2021-121A).

1. إعداد المخازن المؤقتة والكواشف

1. قم بإعداد وسط نمو الخلايا الجذعية الوسيطة (وسط نمو MSC) عن طريق إضافة مجموعة مكملات وسط نمو MSC إلى الوسائط القاعدية MSC وتخزينها في 4 درجات مئوية.
2. قم بإعداد وسط النسر المعدل من Dulbecco ووسط Ham's F12 (DMEM / F-12) بإضافة 10٪ مصل....

Results

تم استزراع الهلاميات المائية HA المغلفة MSC في وسط غضروفي مكمل ب TGFβ3 ، وهو محفز لتكوين الغضروف⁴¹ (الخطوة 4.1). قارنا خصائص HA مع خصائص الكولاجين ، والتي أثبتت فعاليتها في إنشاء ترقيع غضروفي اصطناعي قائم على MSC للتعظم داخل الغضروف ، كما هو موضح سابقا³⁸. لم يتم تضمين MSCs غير المتمايزة كضوابط سلبية في هذه الدراسة لأنه ثبت أن MSCs غير المتمايزة تتطلب أسطح معدنية كركيزة أولية لتوليد العظام عن طريق التمايز العظمي (أي التعظم داخل الغشاء)⁷.

Discussion

يعد استخدام مواد السقالة المناسبة التي تعزز الانتقال من الغضروف الضخامي إلى العظام نهجا واعدا لتوسيع نطاق ترقيع الغضروف الضخامي الهندسي القائم على MSC وعلاج عيوب العظام ذات الحجم الكبير سريريا. هنا ، نظهر أن HA هي مادة سقالة ممتازة لدعم تمايز أنسجة الغضاريف الضخامية القائمة على MSC في المختبر ولتعزيز تكوين العظام داخل الغضروف في الجسم الحي³⁸. علاوة على ذلك ، في الجسم الحي ، تبين أن تركيبات HA تسهل اندماج تركيبات متعددة مزروعة في نفس الجيب لتشكيل عظم واحد متكامل. نظرا لأن.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.25 واط / حجم ٪ التربسين -1 مليمول / لتر EDTA.4Na الحل	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	209-16941
Antisedan	Nippon Zenyaku Kogyo
ascorbate-2-phosphate	Nacalai Tesque	13571-14
Bambanker	GC Lymphotec	CS-02-001
عامل النمو الليفي الأساسي	Reprocell	RCHEOT002
ألبومين مصل الأبقار	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	012-23881	7.5 w / v٪
عداد الخلايا الآلي للكونتيسة مع شرائح غرفة عد الخلايا وصمة عار Trypan Blue 0.4٪	Invitrogen	C10283
ديكساميثازون	Merck	D8893
Domitor	Nippon Zenyaku Kogyo
Dormicum	Astellas Pharma
Dulbecco's Modified Eagle Medium	Merck	D6429	ارتفاع نسبة الجلوكوز
Dulbecco's Modified Eagle's Medium / Nutrient Mix F-12 Ham	Merck	D6421
مصل الأبقار الجنيني	Hyclone	SH30396.03
كبريتات الجنتاميسين	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	1676045	10 مجم / مل
مولد Haccpper	TechnoMax	CH-400-5QB	50 جزء في المليون من حمض هيبوكلوروس الماء
الخلايا الجذعية الوسيطة البشرية	Lonza	PT-2501
HyStem Cell Culture Kit	Merck	HYS020
IL-1 & szlig ؛	مكمل PeproTech	AF-200-01B
ITS-G	FUJIFILM Wako Pure Chemical	090-06741	& مرات ؛ 100
L-Alanyl-L-Glutamine	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	016-21841	200 مليمول / لتر (& مرات ؛ 100)
L-proline	Nacalai Tesque	29001-42
L-Thyroxine	Merck	T1775
MSCGM الخلايا الجذعية المتوسطة نمو الوسيط BulletKit	Lonza	PT-3001
البارافين	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	165-13375
PBS / pH7.4 100 مل	Medicago	09-2051-100
TGF- & beta ؛ 3	Proteintech	HZ-1090
Vetorphale	Meiji Seika Kaisha
Visiocare Ointment	SAVAVET / SAVA Healthcare
& beta - glycerophosphate	FUJIFILM Wako Pure Chemical   ؛	048-34332