Artykuł metodologiczny

Agregacja magnetycznych komórek macierzystych 3D i dojrzewanie bioreaktora w celu regeneracji chrząstki

DOI:

10.3791/55221

27 kwietnia 2017

W tym artykule

Podsumowanie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chondrogeneza z komórek macierzystych wymaga precyzyjnego dostrojenia warunków hodowli. W tym miejscu przedstawiamy magnetyczne podejście do kondensacji komórek, które jest niezbędnym krokiem do zainicjowania chondrogenezy. Ponadto wykazaliśmy, że dynamiczne dojrzewanie w bioreaktorze stosuje mechaniczną stymulację konstruktów komórkowych i zwiększa produkcję chrzęstnej macierzy zewnątrzkomórkowej.

Streszczenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Inżynieria chrząstki pozostaje wyzwaniem ze względu na trudności w stworzeniu funkcjonalnego implantu in vitro podobnego do tkanki rodzimej. Niedawno zbadane podejście do rozwoju autologicznych zamienników obejmuje różnicowanie komórek macierzystych w chondrocyty. Aby zainicjować tę chondrogenezę, wymagany jest pewien stopień zagęszczenia komórek macierzystych; W związku z tym wykazaliśmy możliwość magnetycznie kondensującego ogniwa, zarówno w grubych rusztowaniach, jak i bez rusztowań, przy użyciu zminiaturyzowanych źródeł pola magnetycznego jako atraktorów komórek. To magnetyczne podejście zostało również wykorzystane do kierowania fuzją agregatów i do budowy pozbawionych rusztowań, zorganizowanych, trójwymiarowych (3D) tkanek o rozmiarach kilku milimetrów. Oprócz zwiększonego rozmiaru, tkanka utworzona przez fuzję magnetyczną wykazywała znaczny wzrost ekspresji kolagenu II, a podobny trend zaobserwowano w przypadku ekspresji agrekanów. Ponieważ rodzima chrząstka została poddana działaniu sił, które wpłynęły na jej strukturę 3D, przeprowadzono również dojrzewanie dynamiczne. Bioreaktor, który dostarcza bodźców mechanicznych, został wykorzystany do hodowli rusztowań osadzonych magnetycznie przez okres 21 dni. Dojrzewanie bioreaktora znacznie poprawiło chondrogenezę w komórkowe rusztowania; uzyskana w tych warunkach macierz zewnątrzkomórkowa była bogata w kolagen II i aggrekan. Prace te nakreślają innowacyjny potencjał magnetycznej kondensacji znakowanych komórek macierzystych i dynamicznego dojrzewania w bioreaktorze w celu poprawy różnicowania chondrogennego, zarówno bez rusztowań, jak i w rusztowaniach polisacharydowych.

Wprowadzenie

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Nanocząstki magnetyczne są już używane w klinice jako środki kontrastowe do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI), a ich zastosowania terapeutyczne stale się rozszerzają. Na przykład niedawno wykazano, że znakowane komórki mogą być manipulowane in vivo za pomocą zewnętrznego pola magnetycznego i mogą być kierowane i/lub utrzymywane w określonym miejscu implantacji1,2,3. W medycynie regeneracyjnej mogą być używane do inżynierii zorganizowanych tkanek in vitro4, w tym tkanki naczyniowej5,6,7, bone8, and cartilage9.

Chrząstka stawowa jest zanurzona w środowisku beznaczynnościowym, co sprawia, że naprawa elementów macierzy zewnątrzkomórkowej jest bardzo ograniczona, gdy dochodzi do uszkodzeń. Z tego powodu badania koncentrują się obecnie na inżynierii zamienników chrząstki szklistej, które można wszczepić w miejscu ubytku. W celu uzyskania autologicznego zamiennika, niektóre grupy badawcze badają wykorzystanie autologicznych chondrocytów jako źródła komórek10,11, podczas gdy inne podkreślają zdolność mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) do różnicowania się w chondrocyty12,13. W poprzednich badaniach, które podsumowaliśmy tutaj, wybraliśmy MSC, ponieważ pobieranie próbek szpiku kostnego jest dość proste i nie wymaga poświęcenia zdrowych chondrocytów, które ryzykują utratę fenotypu14.

Wczesnym krokiem niezbędnym do zainicjowania chondrogennego różnicowania komórek macierzystych jest ich kondensacja. Agregacje komórkowe są zwykle tworzone przy użyciu wirowania lub hodowli mikromasy15; Jednak te metody kondensacji nie wykazują ani potencjału do tworzenia klastrów komórek w grubych rusztowaniach, ani potencjału do kontrolowania fuzji agregatów. W artykule opisano innowacyjne podejście do kondensacji komórek macierzystych z wykorzystaniem znakowania magnetycznego MSC i przyciągania magnetycznego. Udowodniono, że technika ta tworzy konstrukcje 3D bez rusztowań poprzez łączenie agregatów ze sobą w celu uzyskania tkanki chrzęstnej w skali milimetrowej9. Magnetyczne wysiewanie grubych i dużych rusztowań umożliwiło również zwiększenie rozmiaru zmodyfikowanej tkanki, zaprojektowanie kształtu bardziej użytecznego do implantacji oraz zróżnicowanie potencjału zastosowań klinicznych w naprawie chrząstki. W tym miejscu szczegółowo opisujemy protokół magnetycznego wysiewu MSC do porowatych rusztowań składających się z naturalnych polisacharydów, pullulanu i dekstranu, rusztowań wcześniej używanych do uwięzienia komórek macierzystych16,17. Różnicowanie chondrogenne przeprowadzono ostatecznie w bioreaktorze, aby zapewnić ciągłą dyfuzję składników odżywczych i gazów do rdzenia matrycy rusztowań obsianych dużą gęstością komórek. Oprócz dostarczania do komórek składników odżywczych, chondrogennych czynników wzrostu i gazu, bioreaktor oferował stymulację mechaniczną. Ogólnie rzecz biorąc, technologia magnetyczna stosowana do uwięzienia komórek macierzystych, w połączeniu z dynamicznym dojrzewaniem w bioreaktorze, może znacznie poprawić różnicowanie chondrogenne.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Budowa urządzeń magnetycznych

UWAGA: Urządzenia używane do zasiewania komórek różnią się w zależności od zastosowania (Rysunek 1). Aby utworzyć agregaty, liczba komórek jest ograniczona do 2,5×105/agregat, dlatego końcówki magnetyczne muszą być bardzo cienkie (średnica 750 μm). Aby wysadzić rusztowania o grubości 1,8 cm igrubości 2/7 mm, magnesy muszą być większe (3 mm średnicy) i zapewnią migrację komórek przez pory rusztowania.

  1. Budowa urządzenia z mikromagnesami do formowania agregatów (rys. 1A)
    1. Wykonaj mikrootwory wiertłem 0,8 mm przez aluminiowe płytki (o średnicy 3 cm i grubości 6 mm).
    2. Włóż końcówkę magnetyczną (o średnicy 750 μm) do każdego otworu płytki.
    3. Umieść ten dysk na trwałym magnesie neodymowym, który zapewnia namagnesowanie do nasycenia.
  2. Budowa urządzenia do wysiewu rusztowań (rys. 1B)
    1. Pokrój twardy polistyren na 2,4 cm2 kwadraty.
    2. Włóż 9 małych magnesów (o średnicy 3 mm i długości 6 mm) w równej odległości na powierzchni 1,6 cm2.
    3. Umieść to urządzenie na trwałym magnesie neodymowym.

2. Etykietowanie komórek macierzystych

UWAGA: Komórki macierzyste były znakowane nanocząstkami magnetycznymi o wielkości 0,1 mM przez 30 minut (2,6 ± 0,2 pg żelaza/komórkę), tworząc agregaty, podczas gdy były one znakowane nanocząstkami magnetycznymi 0,2 mM przez 30 minut (5 ± 0,4 pg żelaza/komórkę) w celu zasiewu rusztowań. Te stężenia nanocząstek i czasy inkubacji były wcześniej używane i publikowane dla MSC i innych komórek18,19, i ustalono, że nanocząstki nie wpływają ani na żywotność komórek, ani na zdolność różnicowania MSC. Masę żelaza wbudowaną w komórki macierzyste zmierzono za pomocą magnetoforezy pojedynczej komórki19,20.

  1. Hodowla ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych (MSC) w kompletnym pożywce do wzrostu mezenchymalnych komórek macierzystych (MSCGM) w temperaturze 37 °C i 5% CO2 aż do zbliżenia do konfluencji (~90%).
  2. Przygotuj roztwór do etykietowania magnetycznego, mieszając 0,1 lub 0,2 mM tlenku żelaza pokrytego cytrynianem maghemitu (γFe2O3; rdzeń: średnica 8 nm) w bezsurowicyzowym podłożu McCoy's 5A zmodyfikowanym w Roswell Park Memorial Institute (RMPI) bez glutaminy i zawierającym 5 mM cytrynianu sodu.
  3. Odrzucić pożywkę, przepłukać komórki pożywką RPMI bez surowicy bez glutaminy i dodać 10 ml roztworu nanocząstek tlenku żelaza na 150-centymetrową 2 kolbę hodowlaną, minimalną objętość wymaganą do pokrycia wszystkich komórek.
  4. Inkubować przez 30 minut w temperaturze 37 °C i 5% CO2 , a następnie wyrzucić roztwór nanocząstek. Płukać przez 5 minut pożywką RPMI bez surowicy bez glutaminy, aby zinternalizować nanocząsteczki nadal przyczepione do błony plazmatycznej.
  5. Odrzucić pożywkę RPMI i dodać 25 ml pełnej pożywki MSCGM na kolbę. Inkubować przez noc w temperaturze 37 °C i 5% CO2 .

3. Magnetyczne zasiewanie komórek

  1. Świeżo przygotuj pożywkę chondrogenną, używając Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) o wysokiej zawartości glukozy z L-glutaminą, dodając 50 μM 2-fosforanu kwasu L-askorbinowego, 0,1 μM deksametazonu, 1 mM pirogronianu sodu, 0,35 mM L-proliny, 1% uniwersalnego suplementu hodowlanego zawierającego insulinę, ludzką transferynę i kwas selenowy (ITS-Premix) oraz 10 ng/ml transformującego czynnika wzrostu-beta 3 (TGF-β3).
  2. Odłączyć komórki magnetyczne za pomocą 8 ml 0,05% trypsyny-EDTA na 150cm2 kolby hodowlanej i odwirować zdysocjowane komórki przy 260 × g przez 5 minut. Odessać pożywkę i policzyć ponownie zawieszone komórki.
  3. Umieść szalkę Petriego z kulturą komórkową ze szklanym dnem (35 mm) na obu urządzeniach magnetycznych.
  4. Aby magnetycznie uformować agregaty, dodaj 3 ml pożywki chondrogenicznej do szalki Petriego i delikatnie umieść najmniejszą możliwą objętość (nie więcej niż 8 μl) zawierającą 2,5×105 znakowanych komórek na agregat (można zdeponować do 16 agregatów). Pozostawić szalkę Petriego na 20-30 minut bez jej przesuwania, pozwalając jej uformować sferoidy, a następnie umieścić całe urządzenie, łącznie z szalką Petriego zawierającą 16 agregatów, w inkubatorze w temperaturze 37 °C i 5% CO2 .
  5. Uformuj agregacje kontrolne zgodnie z tym samym protokołem i zastąp całe podłoże pożywką chondrogenną bez TGF-β3.
    1. Aby wygenerować konstrukcję agregatu 3D, umieść 2 agregaty w kontakcie w dniu 8, aby utworzyć 8 dubletów i zainicjuj fuzję. W dniu 11 połącz 2 dublety, aby utworzyć 4 czworaki. Na koniec połącz 4 czworaczki w dniu 15, aby uzyskać ostateczną strukturę.
    2. W tym samym czasie tworzą agregaty przez odwirowanie 2,5×105 znakowanych komórek macierzystych w ilości 260 × g przez 5 minut w 15-mililitrowych probówkach z 1,5 ml pożywki chondrogenicznej z lub bez TGF-β3 (odpowiednio dla próbki i kontroli).
  6. Aby magnetycznie wysiewać rusztowania, umieść każde wysuszone rusztowanie na szalce Petriego. Używaj polisacharydowych porowatych rusztowań wykonanych z pullulan/dextran21. Dla każdego rusztowania rozcieńczyć 2×106 znakowanych komórek macierzystych w 350 μl pożywki chondrogennej bez TGF-β3 i ostrożnie pipetować komórki na rusztowanie.
    1. Inkubować przez 5 minut w temperaturze 37 °C, aby umożliwić pełną penetrację komórek w rusztowaniu, a następnie delikatnie dodać 3 ml pożywki chondrogennej z TGF-β3 lub bez niej (odpowiednio do próbki lub kontroli) do szalki Petriego.
    2. Inkubować rusztowanie komórkowe na urządzeniu magnetycznym w temperaturze 37 °C i 5% CO2 przez 4 dni, aby umożliwić migrację komórek przez pory rusztowania i uwięzienie.
  7. W tym samym czasie, rusztowania nasienne z 2×106 znakowanymi komórkami macierzystymi postępują zgodnie z tą samą metodą i inkubują bez magnesu, aby uzyskać rusztowania o równomiernym wysiewie jako kontrole pozytywne.

4. Różnicowanie na chondrocyty

UWAGA: Po 4 dniach inkubacji, usuń magnesy i kontynuuj dojrzewanie chondrogenne na szalce Petriego (warunki statyczne) lub w bioreaktorze (warunki dynamiczne). Próbki kontroli ujemnej dojrzewają w warunkach statycznych z pożywką chondrogenną bez TGF-β3.

  1. W warunkach statycznych należy przechowywać komórkowe rusztowania lub agregaty na tej samej szalce Petriego. Zmieniaj pożywkę chondrogenną dwa razy w tygodniu przez 21 dni.
  2. W warunkach dynamicznych przygotuj bioreaktor.
    1. Wytnij silikonową rurkę na odpowiednią długość zgodnie z protokołem producenta.
    2. Autoklaw wszystkich materiałów: komory hodowlanej o pojemności 500 ml, rurek, rotatorów 2-drogowych i klatek.
    3. Umieść części bioreaktora w sterylnej stacji bezpieczeństwa mikrobiologicznego. Podłącz rurkę do rotatorów 2-drogowych i do komory hodowlanej zgodnie z instrukcjami producenta.
    4. Ostrożnie przenieś rusztowania komórkowe do wysterylizowanych klatek za pomocą sterylnej szpatułki. Umieść 2 rusztowania w klatce. Gdy klatki będą gotowe, włóż je do igieł pokrywy, aby nie przesuwały się podczas dalszego obracania. Napełnij komorę hodowlaną pożywką chondrogenną i zamknij ją pokrywą zawierającą klatki.
  3. Włącz pompę perystaltyczną, aby napełnić rurkę medium chondrogetycznym i wyeliminować pęcherzyki powietrza.
  4. Umieść i zabezpiecz napełnioną komorę w silniku bioreaktora i włącz komputer, który steruje obrotami zarówno ramienia, jak i komory.
  5. Zastosuj prędkość obrotową 5 obrotów na minutę (rpm) zarówno na ramieniu, jak i na komorze. Wyreguluj pompę perystaltyczną na natężenie przepływu 10 obr./min w celu ciągłego zasilania rusztowań komórkowych.

5. Ekstrakcja RNA i analiza ekspresji genów

UWAGA: Przed ekstrakcją RNA, trawić rusztowania roztworem enzymatycznym.

  1. Przygotować 1 ml roztworu enzymatycznego, dodając 100 μl pullulanazy (40 j./ml) i 50 μl dekstranazy (60 mg/ml) do 850 ml pożywki DMEM bez surowicy.
  2. Przepłukać rusztowania dwukrotnie pożywką DMEM bez surowicy, wyrzucić pożywkę i dodać 800 μl roztworu enzymatycznego na rusztowanie. Inkubować przez 15-30 minut w temperaturze 37 °C pod delikatnym mieszaniem.
  3. Gdy rusztowanie jest całkowicie rozpuszczone, przenieść roztwór zawierający komórki do probówki o pojemności 1,5 ml, odwirować przy 300 × g przez 10 minut, ostrożnie odessać pożywkę, przepłukać dwukrotnie sterylnym roztworem soli fizjologicznej buforowanej fosforanem 1× (PBS), odwirować przy 300 × g przez 10 minut i ponownie zawiesić komórki w roztworze do izolacji RNA.
  4. Aby wyekstrahować RNA z agregatów, przed wykonaniem ekstrakcji RNA umieść sferoidy w roztworze izolacyjnym RNA i całkowicie je zmiażdż za pomocą homogenizatora.
  5. Wyizolować RNA za pomocą zestawu do całkowitej ekstrakcji RNA zgodnie z instrukcjami producenta.
  6. Zsyntetyzować komplementarne DNA z 400 ng całkowitego RNA za pomocą odwrotnej transkryptazy zgodnie z instrukcjami producenta, używając 250-ngowych starterów losowych, 1 μl mieszanki dNTP (po 10 mM) i 40 U/ml inhibitora RNazy; końcowa objętość reakcji wynosi 20 μL. Pod koniec reakcji dodać 80 μl wody destylowanej, aby uzyskać końcową objętość 100 μl.
  7. W przypadku ilościowej reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) należy użyć mieszaniny PCR zawierającej odczynnik fluorescencyjny w celu ilościowego określenia względnej ekspresji genów będących przedmiotem zainteresowania, takich jak agrekan (AGC) i kolagen II (Col II), z 10× rozcieńczonym cDNA. Normalizuj poziomy ekspresji genów za pomocą genu referencyjnego Białko rybosomalne, duże, P0 (RPLP0). Obliczenia należy wykonać ze wzorem 2-ΔΔCT, gdzie ΔΔCT = ΔCT stanu zróżnicowanego - średnia ΔCT stanu kontrolnego, a każdy ΔCT reprezentuje CT genu będącego przedmiotem zainteresowania - CT genu odniesienia (RPLP0).
  8. Pomiary statystyczne należy określić jako wartości średnie ± błędu standardowego średniej (SEM). Przeprowadź analizę za pomocą n ≥ 2 niezależnych eksperymentów. Użyj testu t Studenta, aby przeanalizować różnice statystyczne między odwirowanymi granulkami a fuzjami magnetycznymi (* p < 0,05). Określ istotność za pomocą testu Kruskala-Wallisa (jednoczynnikowy ANOVA nieparametryczny) do analizy różnic statystycznych między zróżnicowanymi rusztowaniami i rusztowaniem kontrolnym (* p < 0,05).

6. Analiza histologiczna

  1. Przepłukać komórkowe rusztowania lub agregaty sterylnym 1× PBS, utrwalić je w 10% roztworze formaliny na 1 godzinę w temperaturze pokojowej i spłukać 1× PBS.
  2. Usunąć PBS, zanurzyć próbki w związku o optymalnej temperaturze skrawania (OCT) i zamrozić je w kąpieli izopentanowej zanurzonej w ciekłym azocie. Przechowywać próbkę w temperaturze -20 °C. Próbki należy przeciąć kriostatem w celu uzyskania kriosekcji o wielkości 8 μm w przypadku kruszyw lub 12 μm w przypadku rusztowań komórkowych.
  3. Wybarwić kriosekcje 0,5% roztworem błękitu toluidynowego przez 2 minuty, spłukać w wodzie z kranu, odwodnić 100% etanolem, sklarować za pomocą toluenu i zamontować szkiełka za pomocą podłoża montażowego do mikroskopii świetlnej.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Po pierwsze, agregaty mogą być indywidualnie formowane za pomocą mikromagnesów, poprzez umieszczanie 2,5×105 oznaczonych komórek macierzystych (Rysunek 2A). Te pojedyncze agregaty (o wielkości ~0,8 mm) mogą być następnie łączone w większe struktury dzięki sekwencyjnemu, indukowanemu magnetycznie stapianiu. Na przykład, w 8 dniu dojrzewania chondrogennego, agregaty zostały umieszczone w kontakcie parami, tworząc dublety; Czworaczki zostały złożone w dniu 11 popr...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Po pierwsze, ponieważ przedstawione tutaj techniki opierają się na internalizacji nanocząstek magnetycznych, jedną z ważnych kwestii jest wynik nanocząstek po ich zlokalizowaniu w komórkach. Prawdą jest, że nanocząstki żelaza mogą wywoływać potencjalną toksyczność lub upośledzoną zdolność różnicowania w zależności od ich wielkości, powłoki i czasu ekspozycji19,22. Jednak kilka badań nie wykazało wpływu na fizjologię komórkową, gdy zastosowano kapsułkowane nanoczą...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy chcieliby podziękować QuinXell Technologies i CellD, a w szczególności Lotharowi Grannemannowi i Dominique'owi Ghozlanowi za pomoc przy budowie bioreaktora. Dziękujemy Catherine Le Visage, która dostarczyła nam rusztowania z polisacharydu pullulan/dekstran. Prace te były wspierane przez Unię Europejską (projekt ERC-2014-CoG MaTissE 648779) oraz przez AgenceNationalede la Recherche (ANR) z Francji (projekt MagStem ANR-11 SVSE5).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Nanocząsteczki tlenku żelaza (maghemitu) (γ-Fe2O3)PHENIX - Uniwersytet Paris 6Wykonane i podane przez C. Mé nagerŚrednia średnica 8,1 nm i ujemny ładunek powierzchniowy
Rusztowania polisacharydowe Pullulan/DextranLIOAD - University NantesWykonane i podane przez C. Le VisageSporządzono z mieszaniny pullulanu i dekstranu w proporcji 75:25 w warunkach zasadowych (10  M NaOH). Porowatość: 185-205  &mikro; m; Grubość: 7  Mm; Powierzchnia: 1,8  cm2.
System regeneracji TisXellQuinXell TechnologiesQX900-002Bioreaktor dwuosiowy z komorą hodowlaną 500 ml 
Klatka na rusztowania: Histosette II M492 VWR720-0909
Mezenchymalne komórki macierzyste (MSC)LonzaPT-2501Użyto trzech niezależnych partii
MSCGM BulletKit mediumLonzaPT-3001Aby uzyskać pełną pożywkę, dodaj dostarczony zestaw BulletKit (zawierający surowicę, glutaminę i antybiotyki) do pożywki MSCGM
DMEM z Glutamax ILife Technologies31966-021Bez pirogronianu sodu, bez HEPES
RPMI medium 1640, bez glutaminyLife Technologies31870-025Bez pirogronianu sodu, bez HEPES
PBS bez CaCl2 bez MgCl2Life Technologies14190-094
0,05% Trypsyna-EDTA (1x)Life Technologies25300-054
Penicylina (10 000  U/ml) / Streptomycyna (10 000  &mikro; g/mL)Life Technologies15140-122
ITS Premix Uniwersalny suplement do hodowli (20x)Corning354352
Roztwór pirogronianu sodu 100 mMSigmaS8636
Kwas L-askorbinowy 2-fosforanSigmaA8960Przygotować stężony roztwór (25 mM) w wodzie destylowanej bezpośrednio
L-ProlineSigmaP5607Przygotować roztwór podstawowy o stężeniu 175 mM rozcieńczony w wodzie destylowanej i przechowywać w temperaturze 4  ° C
DeksametazonSigmaD4902Przygotować 1 mM roztwór podstawowy rozcieńczony w etanolu 100% i przechowywać w temperaturze -20  ° C
TGF-beta 3 białko 10  &mikro; gInterchim30R-AT028
Cytrynian trójsodowyVWR33615.268Przygotuj 1  M roztwór podstawowy rozcieńczyć w wodzie destylowanej i przechowywać w temperaturze 4  ° C
Pullulanaza z Bacillus acidopullulyticusSigmaP2986
Dekstranaza z Chaetomium erraticumSigmaD0443
Zestaw do ekstrakcji RNA NucleoSpinMacherey-Nagel740955.5
SuperScript II Odwrotna transkryptazaLife Technologies18064-014
Losowy Podkład - Hexamer PromegaC1181500 µ g/ml: Użyj rozcieńczonej 1/2 i umieść 1 &mikro; L na próbkę
Rekombinowane RNA w inhibitorze rybonukleazyPromegaN251140 U/µ L: umieść 1 i mikro; L na próbkę
mieszaniny nukleotydów dNTP do PCR (10  mM każdy)Roche10842321
SyBr Green PCR Master MixLife Technologies4368708
Step One Plus Real-Time PCR SystemLife Technologies4381792
Roztwór formaliny 10% neutralnie buforowanySigmaHT5012
OCTVWR361603E
IsopentaneSigmaM32631
Błękit toluidynowy OVWR1.15930.0025
Absolut etanoluVWR20821.310
ToluenVWR1.08323.1000
Podłoże montażowe PertexHistolab840
RPLP0 Podkład do qPCREurogentec5'-TGCATCAGTAC
CCCATTCTATCATCAT-3';
5'-AAGGTGTAATC
CGTCTCCACAGA-3'Agrecan
Primer do qPCREurogentec5'-TCTACCGCTGCGAGGTGAT-3'; 3'-TGTAATGGAACACGATGCCTTT-5'Podkład
kolagenowy II do qPCREurogentec5'-ACTGGATTGACCCCAACCAA-3'; 3'-TCCATGTTGCAGAAAACCTTCA-5'
roztwór

Bibliografia

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

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

R nicowanie chondrogennetkanki bezrusztowaniowerusztowania polisacharydowekondensacja magnetycznadojrzewanie dynamiczneekspresja kolagenu IIekspresja agrekanuznakowanie kom rek macierzystych

Powiązane artykuły