Name: 3D Magnetic Stem Cell Samenvoeging en Bioreactor rijping voor het herstel van kraakbeen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-27T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 46 s
Description: Leer magnetische aggregatie en bioreactorrijping van mesenchymale stromacellen voor kraakbeenregeneratie. Deze methode verbetert chondrogenese en extracellulaire matrixproductie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs willen graag QuinXell Technologies en CellD, in het bijzonder Lothar Grannemann en Dominique Ghozlan erkennen voor hun hulp bij de bioreactor. Wij danken Catherine Le Visage, die ons met de pullulan / dextran polysaccharide steigers. Dit werk werd ondersteund door de Europese Unie (ERC-2014-CoG project Matisse 648.779) en door de AgenceNationalede la Recherche (ANR), Frankrijk (MagStem project ANR-11 SVSE5).

1. De bouw van de Magnetic Devices OPMERKING: De inrichtingen gebruikt voor het zaaien van cellen variëren afhankelijk van de toepassing (figuur 1). Om aggregaten te vormen, wordt het aantal cellen dan 2,5 x 10 5 / aggregaat, zodat de magnetische kop zeer dunne (750 pm in diameter) moet zijn. De 1,8 cm 2/7 mm dik steigers zaad, moeten de magneten groter (3 mm diameter) en zorgt celmigratie door de poriën van de scaffold. <ol><li> Constructie van een inrichting met micro-magneet voor aggregaatvorming (Figuur 1A) <ol><li> Maak micro-gaten met een 0,8-mm doorsteken aluminiumplaten (3 cm in diameter en 6 mm dik). </li><li> Plaats een magnetische punt (750 um diameter) in elk gat van de plaat. </li><li> Plaats deze schijf over een permanente neodymium magneet, die magnetisatie zorgt tot verzadiging. </li></ol></li><li> Bouw van een inrichting voor steiger zaaien ( <strong&gt; Figuur 1B) <ol><li> Gesneden harde polystyreen in 2,4 cm2 vierkantjes. </li><li> Plaats 9 magneetjes (3 mm diameter 6 mm) op gelijke afstand over een oppervlak van 1,6 cm2. </li><li> Plaats dit apparaat over een permanente neodymium magneet. </li></ol></li></ol> 2. Stem Cell Labeling OPMERKING: Stamcellen werden gemerkt met 0,1 mM magnetische nanodeeltjes gedurende 30 minuten (2,6 ± 0,2 pg ijzer / cel) aan aggregaten, terwijl ze werden gemerkt met 0,2 mM magnetische nanodeeltjes gedurende 30 min (5 ± 0,4 pg ijzer / cel) aan zaad steigers. Deze nanodeeltjes concentraties en incubatietijden zijn eerder gebruikt en gepubliceerd MSC en andere cellen 18, 19, en er is vastgesteld dat nanopartikels beïnvloed noch cellevensvatbaarheid noch MSC differentiatievermogen. De massa ijzer opgenomen door de stamcellen werd gemeten via single-cell magnetophoresis 19, 20. <ol><li> Cultuur menselijke mesenchymale stamcellen (MSC) volledig mesenchymale stamcellen celkweekmedium (MSCGM) bij 37 ° C en 5% CO2 tot nabij confluentie (~ 90%). </li><li> Bereid de magnetische labelingoplossing door mengen 0,1 of 0,2 mM maghemiet-citraat gecoate ijzeroxide (γFe 2 O 3; kern: 8 nm diameter) in serumvrij McCoy&#39;s 5A medium gemodificeerd op Roswell Park Memorial Institute (RMPI) zonder glutamine en met 5 mM natriumcitraat. </li><li> Gooi het medium, de cellen met serumvrij RPMI-medium te spoelen zonder glutamine en voeg 10 ml ijzeroxide nanodeeltjes oplossing per 150 cm2 kweekfles, het minimale volume nodig om alle cellen te bedekken. </li><li> Incubeer gedurende 30 minuten bij 37 ° C en 5% CO2 en gooi het nanodeeltje oplossing. Spoelen gedurende 5 minuten met serumvrij RPMI medium zonder glutamine de nan internaliserenoparticles nog aan het plasmamembraan. </li><li> Gooi het RPMI-medium en voeg 25 ml compleet medium per kolf MSCGM. Incubeer overnacht bij 37 ° C en 5% CO2. </li></ol> 3. Magnetic Cell Seeding <ol><li> Vers bereid het chondrogene medium met behulp Dulbecco&#39;s Modified Eagle Medium (DMEM) hoog glucose met L-glutamine door toevoeging van 50 uM L-ascorbinezuur 2-fosfaat, 0,1 uM dexamethason, 1 mM natriumpyruvaat, 0,35 mM L-proline, 1% universele kweek supplement met insuline, humaan transferrine en seleenzuur (ITS-Premix), en 10 ng / ml transformerende groeifactor-beta 3 (TGF-β3). </li><li> Maak de cellen met behulp van magnetische 8 ml 0,05% trypsine-EDTA per 150 cm2 kweekfles en centrifugeer de gedissocieerde cellen bij 260 xg gedurende 5 minuten. Zuig het medium en tel de opnieuw gesuspendeerde cellen. </li><li> Plaats een glazen bodem celkweek Petrischaal (35 mm) boven beide magnetische inrichtingen. </li><li> om magnetically aggregaten vormen, voeg 3 ml chondrogene medium aan de petrischaal en voorzichtig het kleinst mogelijke volume (maximaal 8 pl) met 2,5 x 10 5 gemerkte cellen per aggregaat (maximaal 16 aggregaten worden gestort) deponeren. Laat de petrischaal gedurende 20-30 min zonder verplaatsen, zodat het sferoïden te vormen, en plaats de volledige inrichting, zoals de petrischaal met 16 aggregaten in de incubator bij 37 ° C en 5% CO2. </li><li> Formulierbesturingselement aggregaten volgens hetzelfde protocol en vervang het volledige medium met chondrogene medium zonder TGF-β3. <ol><li> Om de 3D-aggregaat construct te genereren, plaatst 2 aggregaten in contact op dag 8-8 wambuizen vormen en inleiding van de fusie. Op dag 11, samen te voegen 2 doubletten tot 4 vierling te vormen. Tenslotte zekering 4 vierling op dag 15 om de uiteindelijke structuur te verkrijgen. </li><li> Tegelijkertijd, vormen aggregaten door centrifugeren 2,5 x 10 5 gelabelde stamcellen 26015; g gedurende 5 min in 15 ml buizen met 1,5 ml chondrogene medium met of zonder TGF-β3 (voor het monster en controle, respectievelijk). </li></ol></li><li> Zaad steigers magnetisch, plaatst elke steiger gedroogd in een petrischaal. Gebruik polysaccharide poreuze stellages van pullulan / dextraan 21. Voor elke steiger verdunnen 2 x 10 6 gemerkte stamcellen in 350 pl chondrogene medium zonder TGF-β3 voorzichtig pipetteren de cellen op de scaffold. <ol><li> Incubeer gedurende 5 minuten bij 37 ° C te geven volledige cel penetratie in de scaffold en vervolgens voorzichtig 3 ml chondrogene medium toevoegen of zonder TGF-β3 (voor het monster of controle, respectievelijk) naar de petrischaal. </li><li> Incubeer de cellularized schavot de magneetinrichting bij 37 ° C en 5% CO2 gedurende 4 dagen mogelijk te maken celmigratie door het scaffold poriën en insluiting. </li></ol></li><li> Tegelijkertijd, zaad steigers met 2 x 10 6 </sup&gt; gelabelde stamcellen volgens dezelfde werkwijze en incubeer zonder de magneet gelijkmatig gezaaid steigers als positieve controles krijgen. </li></ol> 4. differentiatie tot chondrocyten NB: Na 4 dagen incubatie, verwijder de magneten en voortzetting van de chondrogene rijping hetzij in een petrischaal (statische omstandigheden) of in een bioreactor (dynamische omstandigheden). Negatieve controlemonsters worden gerijpt in statische omstandigheden met chondrogene medium zonder TGF-β3. <ol><li> In statische omstandigheden, houden de cellularized steigers of aggregaten in dezelfde petrischaal. Verander het chondrogene medium twee keer per week gedurende 21 dagen. </li><li> In dynamische omstandigheden, de voorbereiding van de bioreactor. <ol><li> Gesneden siliconen slang op de juiste lengte volgens het protocol van de fabrikant. </li><li> Autoclaaf alle materialen: 500 ml kweekkamer, slangen, 2-weg rotators en kooien. </li><li> Plaats de bioreactor onderdelen in een steriele microbiologische veiligheid station. Sluit de slang aan op de 2-weg rotoren en om de cultuur kamer volgens de instructies van de fabrikant. </li><li> overdragen cellularized scaffolds voorzichtig in gesteriliseerde kooien met een steriele spatel. Plaats 2 steigers per kooi. Wanneer de kooien zijn bereid, invoegen in de naalden van het deksel te bewegen tijdens verdere rotatie te houden. Vul het kweekkamer met chondrogene medium en sluit het deksel met de kooien. </li></ol></li><li> Schakel de peristaltische pomp naar de buis met chondrogene medium te vullen en om luchtbellen te verwijderen. </li><li> Plaats en zet de gevulde kamer in de motor van de bioreactor en zet de computer, waarbij de rotaties van de beide armen en de kamer regelt. </li><li> Breng een rotatiesnelheid van 5 omwentelingen per minuut (rpm) aan zowel de arm en de kamer. Stel de peristaltische pomp met een stroomsnelheid van 10 rpm gedurende continue toevoer van de cellularized steigers. </li></ol> OPMERKING: Voorafgaand aan RNA-extractie, verwerken de steigers met een enzymatische oplossing. <ol><li> Bereid 1 ml enzymoplossing door toevoeging van 100 pl pullulanase (40 U / ml) en 50 pl van dextranase (60 mg / ml) aan 850 ml serumvrij DMEM medium. </li><li> Spoel de steigers tweemaal met serumvrij DMEM medium, gooi het medium en voeg 800 ul van de enzymoplossing per scaffold. Incubeer 15-30 minuten bij 37 ° C onder zacht schudden. </li><li> Wanneer het skelet volledig is opgelost, breng de oplossing die de cellen aan een 1,5 ml buis, centrifugeer bij 300 xg gedurende 10 min voorzichtig zuig het medium tweemaal spoelen met steriele 1 x met fosfaat gebufferde zoutoplossing (PBS), centrifuge 300 xg gedurende 10 min en resuspendeer de cellen in de RNA-isolatie oplossing. </li><li> Het RNA van de aggregaten te extraheren, plaatst de sferoïden in het RNA-isolatie oplossing enze volledig verpletteren toepassing van een homogenisator voordat RNA-extractie. </li><li> Isoleer het RNA met behulp van een kit voor totaal RNA extractie volgens de instructies van de fabrikant. </li><li> Synthetiseren complementair DNA 400 ng totaal RNA met behulp van reverse transcriptase volgens de instructies van de fabrikant, met behulp van 250 ng willekeurige primers, 1 pl dNTP mix (10 mM elk), en 40 U / ml RNase inhibitor; het eindvolume van 20 pi reactie. Na afloop van de reactie, voeg 80 ul gedistilleerd water tot een eindvolume van 100 ul te verkrijgen. </li><li> Voor kwantitatieve polymerasekettingreactie (PCR) gebruikt een PCR mengsel dat een fluorescerend reagens om de relatieve expressie van de genen van belang, zoals aggrecan (AGC) en collageen II (Col II) te kwantificeren, waarbij 10 x verdunde cDNA. Normaliseren van de niveaus van genexpressie van de referentie-gen ribosomaal eiwit, Groot, P0 (RPLP0). Voeren berekeningen met 2 - AACt formule, Waarbij AACt = ACT gedifferentieerde toestand - gemiddelde van ACT controleconditie, en elk OCT vertegenwoordigt de CT van het gen van interesse - de CT van het referentiegen (RPLP0). </li><li> Bepalen statistische metingen als gemiddelde waarden ± standaardfout van het gemiddelde (SEM). Voer de analyse met n ≥ 2 onafhankelijke experimenten. Met t-toets om de statistische verschillen tussen gecentrifugeerd en pellets magnetische fusies (* p &lt;0,05) geanalyseerd. Bepaal de betekenis van een Kruskal-Wallis test (één parametrische ANOVA) statistische verschillen tussen gedifferentieerde steigers en de besturing stellage (* p &lt;0,05) geanalyseerd. </li></ol> 6. Histologische analyse <ol><li> Spoel de cellularized steigers of aggregaten met steriel 1 x PBS, zet ze in 10% formaline-oplossing gedurende 1 uur bij kamertemperatuur en spoel met 1 x PBS. </li><li> Verwijder het PBS, sluit de monsters in optimale snG temperatuur verbinding (oktober), en bevriezen per isopentaan bad ondergedompeld in vloeibare stikstof. Bewaar het monster bij -20 ° C. Snijd de monsters met een cryostaat tot 8 urn vriescoupes van de aggregaten of 12 pm voor cellularized steigers te verkrijgen. </li><li> Vlekken op de cryosecties met 0,5% toluïdineblauw gedurende 2 minuten, spoelen met kraanwater, dehydrateren met 100% ethanol, verduidelijkt met tolueen, en zet de glaasjes met een fixeermiddel voor lichtmicroscopie. </li></ol>

<ol><li>Naumova, A. V., Modo, M., Moore, A., Murry, C. E., Frank, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+imaging+in+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Clinical imaging in regenerative medicine.</a> Nat Biotechnol. 32 (8), 804-818 (2014).</li>
<li>Edmundson, M., Thanh, N. T., Song, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticles+based+stem+cell+tracking+in+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Nanoparticles based stem cell tracking in regenerative medicine.</a> Theranostics. 3 (8), 573-582 (2013).</li>
<li>Di Corato, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+cellular+MRI%3A+gadolinium+and+iron+oxide+nanoparticles+for+in-depth+dual-cell+imaging+of+engineered+tissue+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">High-resolution cellular MRI: gadolinium and iron oxide nanoparticles for in-depth dual-cell imaging of engineered tissue constructs.</a> ACS Nano. 7 (9), 7500-7512 (2013).</li>
<li>Xu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+magnetic+assembly+of+microscale+hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional magnetic assembly of microscale hydrogels.</a> Adv Mater. 23 (37), 4254-4260 (2011).</li>
<li>Kito, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((iPS+cell+sheets+created+by+a+novel+magnetite+tissue+engineering+method+for+reparative+angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">iPS cell sheets created by a novel magnetite tissue engineering method for reparative angiogenesis.</a> Sci Rep. 3, 1418(2013).</li>
<li>Mironov, V., Kasyanov, V., Markwald, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanotechnology+in+vascular+tissue+engineering%3A+from+nanoscaffolding+towards+rapid+vessel+biofabrication%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Nanotechnology in vascular tissue engineering: from nanoscaffolding towards rapid vessel biofabrication.</a> Trends Biotechnol. 26 (6), 338-344 (2008).</li>
<li>Mattix, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Janus+magnetic+cellular+spheroids+for+vascular+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Janus magnetic cellular spheroids for vascular tissue engineering.</a> Biomaterials. 35 (3), 949-960 (2014).</li>
<li>Henstock, J., El Haj, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+mechanotransduction+in+therapeutic+MSCs%3A+can+remotely+controlled+magnetic+nanoparticles+regenerate+bones%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Regen+Med%22%5BJournal%5D)">Controlled mechanotransduction in therapeutic MSCs: can remotely controlled magnetic nanoparticles regenerate bones?</a> Regen Med. 10 (4), 377-380 (2015).</li>
<li>Fayol, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+magnetic+forces+to+promote+stem+cell+aggregation+during+differentiation%2C+and+cartilage+tissue+modeling%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Use of magnetic forces to promote stem cell aggregation during differentiation, and cartilage tissue modeling.</a> Adv Mater. 25 (18), 2611-2616 (2013).</li>
<li>Bartlett, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autologous+chondrocyte+implantation+versus+matrix-induced+autologous+chondrocyte+implantation+for+osteochondral+defects+of+the+knee%3A+a+prospective%2C+randomised+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Joint+Surg+Br%22%5BJournal%5D)">Autologous chondrocyte implantation versus matrix-induced autologous chondrocyte implantation for osteochondral defects of the knee: a prospective, randomised study.</a> J Bone Joint Surg Br. 87 (5), 640-645 (2005).</li>
<li>Batty, L., Dance, S., Bajaj, S., Cole, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Autologous+chondrocyte+implantation%3A+an+overview+of+technique+and+outcomes%5BTitle%5D)+AND+%22ANZ+J+Surg%22%5BJournal%5D)">Autologous chondrocyte implantation: an overview of technique and outcomes.</a> ANZ J Surg. 81, 18-25 (2011).</li>
<li>Song, L., Baksh, D., Tuan, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesenchymal+stem+cell-based+cartilage+tissue+engineering%3A+cells%2C+scaffold+and+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Cytotherapy%22%5BJournal%5D)">Mesenchymal stem cell-based cartilage tissue engineering: cells, scaffold and biology.</a> Cytotherapy. 6 (6), 596-601 (2004).</li>
<li>Boeuf, S., Richter, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chondrogenesis+of+mesenchymal+stem+cells%3A+role+of+tissue+source+and+inducing+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Res+Ther%22%5BJournal%5D)">Chondrogenesis of mesenchymal stem cells: role of tissue source and inducing factors.</a> Stem Cell Res Ther. 1 (4), 31(2010).</li>
<li>Kock, L., van Donkelaar, C. C., Ito, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+engineering+of+functional+articular+cartilage%3A+the+current+status%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Tissue engineering of functional articular cartilage: the current status.</a> Cell Tissue Res. 347 (3), 613-627 (2012).</li>
<li>Schon, B. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+a+high-throughput+microtissue+fabrication+process+for+3D+assembly+of+tissue+engineered+cartilage+constructs%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Tissue+Res%22%5BJournal%5D)">Validation of a high-throughput microtissue fabrication process for 3D assembly of tissue engineered cartilage constructs.</a> Cell Tissue Res. , (2012).</li>
<li>Robert, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+micro-manipulations+to+probe+the+local+physical+properties+of+porous+scaffolds+and+to+confine+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Magnetic micro-manipulations to probe the local physical properties of porous scaffolds and to confine stem cells.</a> Biomaterials. 31 (7), 1586-1595 (2010).</li>
<li>Luciani, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Successful+chondrogenesis+within+scaffolds%2C+using+magnetic+stem+cell+confinement+and+bioreactor+maturation%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Successful chondrogenesis within scaffolds, using magnetic stem cell confinement and bioreactor maturation.</a> Acta Biomaterialia. 37, 101-110 (2016).</li>
<li>Wilhelm, C., Gazeau, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+cell+labelling+with+anionic+magnetic+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Universal cell labelling with anionic magnetic nanoparticles.</a> Biomaterials. 29 (22), 3161-3174 (2008).</li>
<li>Fayol, D., Luciani, N., Lartigue, L., Gazeau, F., Wilhelm, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Managing+magnetic+nanoparticle+aggregation+and+cellular+uptake%3A+a+precondition+for+efficient+stem-cell+differentiation+and+MRI+tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Managing magnetic nanoparticle aggregation and cellular uptake: a precondition for efficient stem-cell differentiation and MRI tracking.</a> Adv Healthc Mater. 2 (2), 313-325 (2013).</li>
<li>Wilhelm, C., Gazeau, F., Bacri, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetophoresis+and+ferromagnetic+resonance+of+magnetically+labeled+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Magnetophoresis and ferromagnetic resonance of magnetically labeled cells.</a> Eur Biophys J. 31 (2), 118-125 (2002).</li>
<li>Autissier, A., Le Visage, C., Pouzet, C., Chaubet, F., Letourneur, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+porous+polysaccharide-based+scaffolds+using+a+combined+freeze-drying%2Fcross-linking+process%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Fabrication of porous polysaccharide-based scaffolds using a combined freeze-drying/cross-linking process.</a> Acta Biomater. 6 (9), 3640-3648 (2010).</li>
<li>Singh, N., Jenkins, G. J. S., Asadi, R., Doak, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Potential+toxicity+of+superparamagnetic+iron+oxide+nanoparticles+%28SPION%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Reviews%22%5BJournal%5D)">Potential toxicity of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION).</a> Nano Reviews. 1, (2010).</li>
<li>Lee, J. H., Hur, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaffold-free+formation+of+a+millimeter-scale+multicellular+spheroid+with+an+internal+cavity+from+magnetically+levitated+3T3+cells+that+ingested+iron+oxide-containing+microspheres%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Scaffold-free formation of a millimeter-scale multicellular spheroid with an internal cavity from magnetically levitated 3T3 cells that ingested iron oxide-containing microspheres.</a> Biotechnol Bioeng. 111 (5), 1038-1047 (2014).</li>
<li>Mattix, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+magnetic+cellular+spheroids+as+building+blocks+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">Biological magnetic cellular spheroids as building blocks for tissue engineering.</a> Acta Biomaterialia. 10 (2), 623-629 (2014).</li>
<li>Mazuel, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Massive+Intracellular+Biodegradation+of+Iron+Oxide+Nanoparticles+Evidenced+Magnetically+at+Single-Endosome+and+Tissue+Levels%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Massive Intracellular Biodegradation of Iron Oxide Nanoparticles Evidenced Magnetically at Single-Endosome and Tissue Levels.</a> ACS Nano. 10 (8), 7627-7638 (2016).</li>
<li>Kim, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+generation+of+spheroids+using+magnetic+nanoparticles+for+three-dimensional+cell+culture%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">High-throughput generation of spheroids using magnetic nanoparticles for three-dimensional cell culture.</a> Biomaterials. 34 (34), 8555-8563 (2013).</li>
<li>Shimizu, K., Ito, A., Honda, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+cell-seeding+into+3D+porous+scaffolds+by+use+of+magnetite+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+B+Appl+Biomater%22%5BJournal%5D)">Enhanced cell-seeding into 3D porous scaffolds by use of magnetite nanoparticles.</a> J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 77 (2), 265-272 (2006).</li>
<li>Sensenig, R., Sapir, Y., MacDonald, C., Cohen, S., Polyak, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+nanoparticle-based+approaches+to+locally+target+therapy+and+enhance+tissue+regeneration+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine+%28Lond%29%22%5BJournal%5D)">Magnetic nanoparticle-based approaches to locally target therapy and enhance tissue regeneration in vivo.</a> Nanomedicine (Lond). 7 (9), 1425-1442 (2012).</li>
<li>Waldman, S. D., Couto, D. C., Grynpas, M. D., Pilliar, R. M., Kandel, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-axial+mechanical+stimulation+of+tissue+engineered+cartilage%3A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Multi-axial mechanical stimulation of tissue engineered cartilage: review.</a> Eur Cell Mater. 13, 66-74 (2007).</li>
<li>Takahashi, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compressive+force+promotes+sox9%2C+type+II+collagen+and+aggrecan+and+inhibits+IL-1beta+expression+resulting+in+chondrogenesis+in+mouse+embryonic+limb+bud+mesenchymal+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Sci%22%5BJournal%5D)">Compressive force promotes sox9, type II collagen and aggrecan and inhibits IL-1beta expression resulting in chondrogenesis in mouse embryonic limb bud mesenchymal cells.</a> J Cell Sci. 111 (14), 2067-2076 (1998).</li>
<li>Campbell, J. J., Lee, D. A., Bader, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+compressive+strain+influences+chondrogenic+gene+expression+in+human+mesenchymal+stem+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biorheology%22%5BJournal%5D)">Dynamic compressive strain influences chondrogenic gene expression in human mesenchymal stem cells.</a> Biorheology. 43, 455-470 (2006).</li>
<li>Vunjak-Novakovic, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+cultivation+conditions+modulate+the+composition+and+mechanical+properties+of+tissue-engineered+cartilage%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">Bioreactor cultivation conditions modulate the composition and mechanical properties of tissue-engineered cartilage.</a> J Orthop Res. 17 (1), 130-138 (1999).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Ten eerste, omdat de hier gepresenteerde technieken vertrouwen op de internalisering van magnetische nanodeeltjes, een belangrijk punt is de uitkomst van de nanodeeltjes als ze eenmaal lokaliseren in de cellen. Weliswaar ijzer nanodeeltjes mogelijke toxiciteit of verminderde differentiatievermogen afhankelijk van hun grootte, bekleding en blootstellingstijd 19, 22 kunnen leiden. Toch hebben verschillende studies geen invloed op de cellulaire fysiologie zichtbaar...

Magnetische nanodeeltjes worden al gebruikt in de kliniek als contrastmiddelen voor magnetische resonantie beeldvorming (MRI), en hun therapeutische toepassingen blijven uitbreiden. Zo is onlangs aangetoond dat gelabelde cellen kunnen worden gemanipuleerd in vivo toepassing van een extern magnetisch veld en kunnen worden gericht en / of gehouden op een gedefinieerde plaats van de implantatie 1, 2, 3. Regeneratieve geneeskunde, kunnen zij worden gebruikt om georganiseerde weefsels in vitro 4, omvattende vasculaire tissue 5, 6, 7, 8 bot en kraakbeen 9 ingenieur. Gewrichtskraakbeen wordt ondergedompeld in een avasculaire omgeving, waardoor reparatie van de extracellulaire matrixcomponenten zeer beperkt indien schade optreedt. Om deze reden, research is momenteel gericht op de techniek van hyaline kraakbeen vervangingen die in de defectplaats kunnen worden geïmplanteerd. Om een autoloog vervanging produceren sommige onderzoeksgroepen verkennen van het gebruik van autologe chondrocyten als bron van cellen 10, 11, terwijl anderen benadrukken het aantal mesenchymale stamcellen (MSC) te differentiëren tot chondrocyten 12, 13. In eerdere studies hier recapituleerde, hebben we gekozen voor MSC, als hun beenmerg sampling is vrij eenvoudig en niet het offer van gezonde chondrocyten, die dreigen te verliezen hun fenotype 14 vereisen. Een vroege stap essentieel voor het initiëren van de chondrogene differentiatie van stamcellen is hun condensatie. Celaggregaten worden gewoonlijk gevormd met behulp van centrifugatie of micromassakweek 15; Maar deze condensatieprodukten werkwijzen neither presenteren potentieel cel clusters binnen dikke scaffolds of de potentie om de fusie van aggregaten regelen creëren. In dit artikel beschrijven we een innovatieve benadering condenseren stamcellen via MSC magnetische labeling en magnetische aantrekking. Deze techniek is bewezen dat scaffold-vrije 3D constructen via de fusie van aggregaten met elkaar vormen van een millimeter schaal kraakbeenweefsel 9 te verkrijgen. Magnetische zaaien van dikke en grote steigers benadering maakte ook de mogelijkheid om de omvang van de gemanipuleerde weefsel, het ontwerp van een vorm gemakkelijker bruikbaar voor implantatie en diversificatie van het potentieel voor klinische toepassingen herstel van kraakbeen. Hier hebben we gedetailleerd protocol voor de magnetische zaaien van MSC in poreuze draagstructuren samengesteld uit natuurlijke polysacchariden, pullulan, dextran en, steigers eerder gebruikte stamcellen 16, 17 beperken. Chondrogene differentiatie was finally uitgevoerd in een bioreactor continu voedingsstoffen en gasdiffusie waarborgen in de matrixkern van de steigers gezaaid met een hoge dichtheid aan cellen. Naast het verstrekken van voedingsstoffen, chondrogene groeifactoren en gas aan de cellen, de bioreactor bood mechanische stimulatie. Kortom, de magnetische technologie gebruikt om stamcellen te beperken, gecombineerd met dynamische rijping in een bioreactor, aanzienlijk kan verbeteren chondrogene differentiatie.

<table><tbody><tr><td>Iron oxide (maghemite) nanoparticules (&gamma;-Fe2O3)</td><td>PHENIX - University Paris 6</td><td>Made and given by C. Ménager</td><td>Mean diameter of 8.1 nm and negative surface charge</td></tr><tr><td>Polysaccharide Pullulan/Dextran scaffolds</td><td>LIOAD - University Nantes</td><td>Made and given by C. Le Visage</td><td>Prepared from a 75:25 mixture of pullulan/dextran in alkaline conditions (10&nbsp;M NaOH). Porosity: 185-205&nbsp;&micro;m; Thickness: 7&nbsp;mm; Surface area: 1.8&nbsp;cm2.</td></tr><tr><td>TisXell Regeneration System</td><td>QuinXell Technologies</td><td>QX900-002</td><td>Biaxial bioreactor with 500 mL culture chamber&nbsp;</td></tr><tr><td>Cage for scaffolds: Histosette II M492&nbsp;</td><td>VWR</td><td>720-0909</td><td></td></tr><tr><td>Mesenchymal Stem Cell (MSC)</td><td>Lonza</td><td>PT-2501</td><td>Three independant batches have been used</td></tr><tr><td>MSCGM BulletKit medium</td><td>Lonza</td><td>PT-3001</td><td>For the complete medium, add the provided BulletKit (containing serum, glutamine and antibiotics) to the MSCGM medium</td></tr><tr><td>DMEM with Glutamax I</td><td>Life Technologies</td><td>31966-021</td><td>No sodium pyruvate, no HEPES</td></tr><tr><td>RPMI medium 1640, no Glutamine</td><td>Life Technologies</td><td>31870-025</td><td>No sodium pyruvate, no HEPES</td></tr><tr><td>PBS w/o CaCl2 w/o MgCl2</td><td>Life Technologies</td><td>14190-094</td><td></td></tr><tr><td>0.05% Trypsin-EDTA (1x)</td><td>Life Technologies</td><td>25300-054</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin (10,000&nbsp;U/mL) / Streptomycin (10,000&nbsp;&micro;g/mL)</td><td>Life Technologies</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>ITS Premix Universal Culture Supplement (20x)</td><td>Corning</td><td>354352</td><td></td></tr><tr><td>Sodium pyruvate solution 100 mM</td><td>Sigma</td><td>S8636</td><td></td></tr><tr><td>L-Ascorbic Acid 2-phosphate</td><td>Sigma</td><td>A8960</td><td>Prepare the concentrated solution (25 mM) in distilled water extemporaneously</td></tr><tr><td>L-Proline</td><td>Sigma</td><td>P5607</td><td>Prepare the 175 mM stock solution diluted in distilled water and store at 4&nbsp;&deg;C</td></tr><tr><td>Dexamethasone</td><td>Sigma</td><td>D4902</td><td>Prepare the 1 mM stock solution diluted in Ethanol 100% and store at -20&nbsp;&deg;C</td></tr><tr><td>TGF-beta 3 protein 10&nbsp;&micro;g</td><td>Interchim</td><td>30R-AT028</td><td></td></tr><tr><td>Tri-sodium citrate</td><td>VWR</td><td>33615.268</td><td>Prepare the 1&nbsp;M stock solution diluted in distilled water and store at 4&nbsp;&deg;C</td></tr><tr><td>Pullulanase from Bacillus acidopullulyticus</td><td>Sigma</td><td>P2986</td><td></td></tr><tr><td>Dextranase from Chaetomium erraticum</td><td>Sigma</td><td>D0443</td><td></td></tr><tr><td>NucleoSpin RNA Extraction Kit</td><td>Macherey-Nagel</td><td>740955.5</td><td></td></tr><tr><td>SuperScript II Reverse Transcriptase</td><td>Life Technologies</td><td>18064-014</td><td></td></tr><tr><td>Random Primer - Hexamer&nbsp;</td><td>Promega</td><td>C1181</td><td>500 &micro;g/mL: Use diluted 1/2 and put 1 &micro;L per sample</td></tr><tr><td>Recombinant RNAs in ribonuclease inhibitor</td><td>Promega</td><td>N2511</td><td>40 U/&micro;L: put 1 &micro;L per sample</td></tr><tr><td>PCR nucleotide dNTP mix (10&nbsp;mM each)</td><td>Roche</td><td>10842321</td><td></td></tr><tr><td>SyBr Green PCR Master Mix</td><td>Life Technologies</td><td>4368708</td><td></td></tr><tr><td>Step One Plus Real-Time PCR System</td><td>Life Technologies</td><td>4381792</td><td></td></tr><tr><td>Formalin solution 10% neutral buffered</td><td>Sigma</td><td>HT5012</td><td></td></tr><tr><td>OCT solution</td><td>VWR</td><td>361603E</td><td></td></tr><tr><td>Isopentane</td><td>Sigma</td><td>M32631</td><td></td></tr><tr><td>Toluidine blue O</td><td>VWR</td><td>1.15930.0025</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol absolute</td><td>VWR</td><td>20821.310</td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>VWR</td><td>1.08323.1000</td><td></td></tr><tr><td>Mounting medium Pertex</td><td>Histolab</td><td>840</td><td></td></tr><tr><td>RPLP0 Primer for qPCR</td><td>Eurogentec</td><td></td><td>5'-TGCATCAGTAC CCCATTCTATCAT-3'; 5'-AAGGTGTAATC CGTCTCCACAGA-3'</td></tr><tr><td>Aggrecan Primer for qPCR</td><td>Eurogentec</td><td></td><td>5'-TCTACCGCTGCGAGGTGAT-3'; 3'-TGTAATGGAACACGATGCCTTT-5'</td></tr><tr><td>Collagen II Primer for qPCR</td><td>Eurogentec</td><td></td><td>5'-ACTGGATTGACCCCAACCAA-3'; 3'-TCCATGTTGCAGAAAACCTTCA-5'</td></tr></tbody></table>

3d magnetic stem cell samenvoeging en bioreactor rijping voor het herstel van kraakbeen

3D Magnetic Stem Cell Aggregation and Bioreactor Maturation for Cartilage Regeneration

Kraakbeen techniek blijft een uitdaging vanwege de moeilijkheden bij het creëren van een in vitro functionele ingreep vergelijkbaar met de natieve weefsel. Een benadering recentelijk onderzocht voor de ontwikkeling van autologe vervangingen omvat de differentiatie van stamcellen tot chondrocyten. Dit chondrogenese, een verdichtingsgraad van de stamcellen nodig initiëren; dus hebben we aangetoond dat de haalbaarheid van magnetisch condenseren cellen, zowel in dikke steigers en scaffold-vrij, via geminiaturiseerde magnetische veldbronnen cel- Aantrekkers. Deze magnetische benadering werd ook gebruikt om de totale fusie te begeleiden en steiger-vrij, georganiseerd bouwen, driedimensionale (3D) weefsels enkele millimeters groot. Naast het hebben van een verbeterde afmeting, het weefsel gevormd door magnetisch aangedreven fusie gepresenteerd een significante toename van de expressie van collageen II, en een soortgelijke trend werd waargenomen voor aggrecan expressie. Als het natieve kraakbeen werd onderworpen aan krachten thoed beïnvloed zijn 3D-structuur, werd dynamische rijping ook uitgevoerd. Een bioreactor die mechanische stimuli biedt werd gebruikt om de cultuur van het magnetisch gezaaid steigers over een periode van 21 dagen. Bioreactor rijping grotendeels verbeterd chondrogenese in de cellularized steigers; de extracellulaire matrix verkregen onder deze omstandigheden was rijk aan collageen II en aggrecan. Dit werk beschrijft de innovatiepotentieel van magnetische condensatie van gelabelde stamcellen en dynamische rijping in een bioreactor verbeterde chondrogene differentiatie, zowel scaffold-vrij binnen polysaccharide steigers.

Ten eerste kunnen aggregaten afzonderlijk worden gevormd met behulp van micro-magneten door het neerslaan van 2,5 x 10 5 gelabelde stamcellen (figuur 2A). Deze enkele aggregaten (~ 0,8 mm in grootte) kunnen vervolgens worden gefuseerd tot grotere structuren door sequentiële magnetisch geïnduceerde fusie. Bijvoorbeeld op dag 8 van chondrogene rijping aggregaten in contact in paren wambuizen vormen geplaatst; vierlingen werden verzameld op dag 11 door het samenv...

Chondrogenese uit stamcellen vereist fine tuning van de kweekomstandigheden. Hier presenteren we een magnetische aanpak voor het condenseren van cellen, een essentiële stap om chondrogenese te initiëren. Bovendien tonen wij aan dat dynamische rijping in een bioreactor zijn mechanische stimulatie van de cellulaire constructen en verbetert kraakbeenachtige extracellulaire matrix productie.

3D Magnetic Stem Cell Samenvoeging en Bioreactor rijping voor het herstel van kraakbeen

Cartilage engineering remains a challenge due to the difficulties in creating an in vitro functional implant similar to the native tissue. An approach ...

Het algemene doel van deze methode voor magnetische celaggregatie en dynamische rijping is het verbeteren van de in vitro chondrogenese van mesenchymale stromale cellen of MSC's. Magnetische aggregatie van stamcellen in plaats van chondrogenese als celcondensatie is een vroege, cruciale stap in het proces van kraakbeenregeneratie. Nadat de stamcellen in scaffolds zijn ingesloten, kunnen de scaffolds naar een cellulaire bioreactor worden verplaatst om de dynamische rijping van de cellen te beoordelen.Deze belangrijke dynamische methode kan worden toegepast op andere biosystemen, zoals spier-, hart- of vaatherstel. Maar zoals u zult zien, is ze zeer geschikt voor de regeneratie van kraakbeen. Een visuele demonstratie van de magnetische celzaai en de dynamische celrijping met behulp van de eigenlijke bioreactor is cruciaal, omdat deze twee technieken moeilijk aan te leren zijn op basis van alleen tekstinstructies.Om het micromagnetisch apparaat voor aggregaatvorming te construeren, plaatst u eerst een magnetische tip met een diameter van 750 micrometer in elk gat van drie centimeter in een aluminium plaat van zes millimeter dik en plaatst u de plaat over een permanente neodymiummagnee

3d-magnetic-stem-cell-aggregation-bioreactor-maturation-for-cartilage

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Doel van de presentatie is om aan te tonen een zeer reproduceerbare methode om matrix geassocieerd stamcelimplantaten genereren in kraakbeen defecten, die kunnen worden gevisualiseerd met MRI. Stamcellen zijn gelabeld met de FDA-goedgekeurde Ferumoxides, vermengd met agarose, geïmplanteerd in letsels aan het kraakbeen en afgebeeld met een 7T MR-scanner.

Implantatie van Ferumoxides Gelabelde humane mesenchymale stamcellen in kraakbeenletsels

We ontwierpen een nieuwe mechanische belasting bioreactor die eenassige of bi-axiale mechanische spanning voorafgaand aan de transplantatie kan toepassen op een kraakbeen biocomposite in een gewrichtskraakbeendefect.

Ontwerp van een tweeassige Mechanische belasting Bioreactor voor Tissue Engineering

In dit werk presenteren we een techniek voor de snelle fabricage van levend vasculair weefsel door directe cultivatie van collageen, gladde spiercellen en endotheelcellen. Daarnaast wordt een nieuw protocol beschreven voor de mechanische karakterisering van gefabriceerd vasculair weefsel.

Engineering 3D Cellularized Collageen Gel voor Vasculaire Tissue Regeneration

Kraakbeenherstel vormt een onopgeloste medische uitdaging en cel-gebaseerde benaderingen om menselijk articulair kraakbeen te ontwikkelen zijn een veelbelovende oplossing. Hier beschrijven we driedimensionale (3D) biomimetische hydrogels als een ideaal hulpmiddel voor de uitbreiding en rijping van menselijke articulaire kraakbeencellen.

3D Hydrogel Stellingen voor Articulaire Chondrocyte Cultuur en Kraakbeen Generation

Hier presenteren we een protocol voor 3D-cultuur systemen bij het zelf monteren van peptide steigers ter bevordering van de differentiatie van dedifferentiated menselijke articulaire chondrocyten in kraakbeen-achtig weefsel.

Kweken van zoogdiercellen in driedimensionale Peptide steigers

Dit artikel presenteert een eenvoudige en economische protocol voor het eenvoudig isolatie en zuivering van mesenchymale stamcellen uit Nieuw-Zeeland wit konijn gewrichtsvocht.

Magnetische-geactiveerde cel sorteren van strategieën om te isoleren en zuiveren van de synoviale vloeistof afkomstige mesenchymale stamcellen uit het Model van een konijn

Een driedimensionaal uniaxiale mechanische stimulatie bioreactorsysteem is een ideale bioreactor voor tenogeen-specifieke differentiatie van pees-afgeleide stamcellen en neo-peesvorming.

Toepassing van een drie-dimensionale uniaxiale mechanische stimulatie bioreactor systeem om tenogene differentiatie van pees-afgeleide stamcellen induceren

Dit protocol beschrijft een inktvrije, labelvrije, substraatonafhankelijke, high-throughput celpatroonmethode op basis van het magnetische Archimedes-effect.

Celpatronen met behulp van magnetische-Archimedes-strategie

Deze studie beschrijft een methode voor het produceren van chondrocytische sferoïden door cellen samen te voegen tot sferoïden onder omstandigheden met een lage adhesie met behulp van zwaartekracht, gevolgd door het kweken van de resulterende sferoïden in mini-bioreactoren.

Het genereren van sferoïden uit verschillende chondrocyten met behulp van weinig klevende omstandigheden onder zwaartekracht en zelfgemaakte mini-bioreactoren

Menselijke perivasculaire stamcellen (PSC's) zijn een nieuwe stamcel klasse voor het skelet weefselregeneratie vergelijkbaar met mesenchymale stamcellen (MSC's). PSC's kunnen worden geïsoleerd door FACS (fluorescentie geactiveerde cel sortering) uit vetweefsel verkregen tijdens standaard liposuctie procedures, dan gecombineerd met een osteoinductief steiger om botvorming te...

Gebruik van de Mens Perivasculaire stamcellen voor botregeneratie

Leer magnetische aggregatie en bioreactorrijping van mesenchymale stromacellen voor kraakbeenregeneratie. Deze methode verbetert chondrogenese en extracellulaire matrixproductie.

3D Magnetic Stem Cell Samenvoeging en Bioreactor rijping voor het herstel van kraakbeen

Meer video's verkennen