Generierung von induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten iTenozyten durch kombinierte Sklera-Überexpression und uniaxiale 2D-Spannung

Victoria Yu; Angela Papalamprou; Dmitriy Sheyn

doi:10.3791/65837

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Methodenartikel

Generierung von induzierten pluripotenten Stammzell-abgeleiteten iTenozyten durch kombinierte Sklera-Überexpression und uniaxiale 2D-Spannung

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DOI:

10.3791/65837

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1. März 2024

Victoria Yu¹^,²^,³ , Angela Papalamprou¹^,²^,³ , Dmitriy Sheyn¹^,²^,³^,⁴^,⁵

¹Orthopaedic Stem Cell Research Laboratory, Cedars-Sinai Medical Center, ²Board of Governors Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, ³Department of Biomedical Sciences, Cedars-Sinai Medical Center, ⁴Department of Orthopedics, Cedars-Sinai Medical Center, ⁵Department of Surgery, Cedars-Sinai Medical Center

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von iTenozyten durch die Erzeugung von iPSC-abgeleiteten mesenchymalen Stromazellen mit kombinierter Überexpression von Sklerose unter Verwendung eines lentiviralen Vektors und uniaxialer Streckung über einen 2D-Bioreaktor.

Zusammenfassung

Die heutigen Herausforderungen in der Sehnen- und Bänderreparatur erfordern die Identifizierung eines geeigneten und wirksamen Kandidaten für eine zellbasierte Therapie zur Förderung der Sehnenregeneration. Mesenchymale Stromazellen (MSCs) wurden als potenzielle Tissue-Engineering-Strategie für die Sehnenreparatur untersucht. Obwohl sie multipotent sind und in vivo ein regeneratives Potenzial haben, sind sie in ihrer Selbsterneuerungsfähigkeit begrenzt und weisen eine phänotypische Heterogenität auf. Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) können diese Einschränkungen aufgrund ihrer hohen Selbsterneuerungsfähigkeit und ihrer beispiellosen Entwicklungsplastizität umgehen. In der Tenozytenentwicklung ist die Skleraxis (Scx) ein entscheidender direkter molekularer Regulator der Sehnendifferenzierung. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Mechanoregulation ein zentrales Element ist, das die embryonale Sehnenentwicklung und -heilung steuert. Aus diesem Grund haben wir ein Protokoll entwickelt, um den synergistischen Effekt biologischer und mechanischer Stimulation zu erfassen, der für die Bildung von Tenozyten unerlässlich sein kann. iPS-Zellen wurden zu mesenchymalen Stromazellen (iMSCs) induziert und mittels Durchflusszytometrie mit klassischen mesenchymalen Stromazellmarkern charakterisiert. Als nächstes wurden die iMSCs mit Hilfe eines lentiviralen Vektors transduziert, um SCX stabil zu überexprimieren (iMSC^SCX+).Diese iMSC^SCX+Zellen können durch einachsige Zugbelastung mit einem 2D-Bioreaktor zu iTenozyten weiter gereift werden. Die resultierenden Zellen wurden durch die Beobachtung der Hochregulierung von frühen und späten Sehnenmarkern sowie der Kollagenablagerung charakterisiert. Diese Methode zur Generierung von iTenozyten kann verwendet werden, um Forscher bei der Entwicklung einer potenziell unbegrenzten allogenen Zellquelle von der Stange für Sehnenzelltherapieanwendungen zu unterstützen.

Einleitung

Um die aktuellen Probleme bei der Reparatur von Sehnen und Bändern anzugehen, ist ein entsprechender Zellkandidat erforderlich, der für zellbasierte Therapien geeignet ist. Ein Forschungsansatz im Bereich des Tissue Engineering für die Sehnenreparatur ist die Erforschung von aus dem Knochenmark stammenden mesenchymalen Stromazellen (BM-MSCs) und aus Fettgewebe gewonnenen Stromazellen (ASCs) als mögliche Strategien. Diese Zellen verfügen über multipotente Fähigkeiten, eine große Häufigkeit und ein regeneratives Potenzial in vivo. Darüber hinaus haben sie eine verbesserte Heilungskapazität und verbesserte funktionelle Ergebnisse in Tiermodellen gezeigt