Mänskliga perivaskulära stamceller (PSC) är en ny stamcell klass för skelett vävnadsregenerering liknar mesenkymala stamceller (MSC). PSC kan isoleras genom FACS (fluorescensaktiverad cellsortering) från fettvävnad anskaffas under normal fettsugning förfaranden, kombinerades sedan med ett osteoinduktivt byggnadsställning för att uppnå benbildning<em> In vivo</em>.
Mänskliga perivaskulära stamceller (PSC) kan isoleras i tillräckligt antal från flera vävnader för att de skall skelett tissue engineering 1-3. PSC är en FACS-sorterade populationen av "pericyter '(CD146 + CD34-CD45-) och' adventitiala celler" (CD146-CD34 + CD45-), vilka var och vi har tidigare rapporterats att ha egenskaper av mesenkymala stamceller. PSC, som MSC, kan undergå osteogen differentiering, såväl som utsöndrar pro-osteogent cytokiner 1,2. I det nuvarande protokollet, visar vi osteogenicity av PSC i flera djurmodeller, inklusive en muskel påse implantation i SCID (allvarlig kombinerad immunbrist) möss, en SCID möss calvarial felet och en femoral segmentell defekt (FSD) i atymiska råttor. Lårmuskeln påsen modell används för att bedöma ektopisk benbildning. Calvarial defekter centrerade på parietala benet och är standardmässigt 4 mm i diameter (kritiskt storlek) 8. FSDs är bicortical och är stabiliserade meden polyeten bar och K-trådar 4. FSD beskrivs är också en kritisk storlek fel, som inte signifikant läker på egen hand 4. Om däremot stamceller eller tillväxtfaktorer tillsättes till det defekta stället, kan betydande benregenerering inses. Det övergripande målet för PSC xenografting är att visa osteogena förmågan hos denna celltyp i både ektopiska och ortotopisk modellerna ben förnyelse.
Isoleringen av PSC är väl beskriven på annat håll 1-3, bland annat en separat in JUPITER publicering särskilt behandlar PSC isolering protokoll och metoder. Det specifika syftet med denna artikel är att beskriva och visa 3 protokoll för PSC in vivo ansökan om benbildning / regenerering. SCID-musen muskelpåsen är en allmänt beskrivna modellen för ektopisk humant benbildning 7. Viktiga skillnader mellan ektopisk och ortotopisk (fel) modeller för ben, inklusive parakrin interaktion med värd benbildande celler 8 och ett överflöd av osteogena signalering faktorer i skelettet felet mikromiljö. Två fel presenteras här, en calvarial defect8 och femorala segmentell defekt 4. Båda är väl dokumenterade att vara kritisk storlek (dvs kommer inte läka på egen hand).
Intressanta skillnader mellan calvarial och femorala defekter. Första, dencell: cell interaktion mellan xenoympade PSC och endogena celler är mycket olika. I termer av en calvarial defekt, PSC interagera med det underliggande dura mäter (det yttersta skiktet av meningerna), såväl som de osteoblaster och periosteala celler som omskriver det defekta stället. Viktigare är att växelverkan mellan implanterade cellerna och omgivande osteoblaster 8 eller implanterade celler och underliggande dura (Levi et al., Under tryckning) är kritiska för normal stamcell medieras osteogenes för att fortsätta. I termer av den femorala segmental defekt (FSD), är xenoympade PSC exponeras för en helt annan cell och cytokin miljö. Till exempel är det FSD platsen består av märg och åtföljande mesenkyma stamceller, såväl som den endosteum, periosteum och långa rörben osteoblaster. Teoretiskt har varje cell en egen reaktion på skada, och vardera kan ha cell: cellsinteraktioner med PSC-xenotransplantat.
Andra tydliga skillnader mellan calvarialoch femorala defekter. De calvarial benen bildar en början genom intramembranös ossifikation, medan de långa benen bildar genom en brosk intermediär (endokondral ossifikation). Dessutom reparativa processen efter skada också efterliknar dessa utvecklingseffekter ursprung. Post-FSD är brosk kallus-bildning observerades däremot ingen brosk intermediär bildas inom en parietal bendefekt. Slutligen kan embryonalt ursprung av skallen skiljer sig från de långa benen. Majoriteten av skallen (inklusive perivaskulära celler-pericyter – i hela huvudet regionen) är härledd från neurallisten (mesectoderm), medan den appendicular skelettet är av axelparallella mesoderm härledning 9. Alla dessa skillnader kan leda till betydande skillnader i fråga om PSC-medierad ben reparation.
Användningen av PSC har flera fördelar jämfört med traditionella adipos-stromala celler (ASC: er). PSC kräver inte kultur och är en renad cellpopulation which omfattar inte andra stromaceller som inte deltar i – och kan även negativt reglera – osteogen differentiering, t.ex. endotelceller 10. I motsats till exempel klonala analyser av ASC: er visar att endast en subpopulation har förmåga att genomgå osteogen differentiering in vitro 11. I slutändan kommer skelettvävnad teknikarbete inkorporera sannolikt en osteocompetent stamcell (t ex PSC) med exogena tillväxtfaktorer och en osteokonduktivt stödstruktur (såsom HA-PLGA används i föreliggande metoder) för att bäst läka skelettdefekter.
The authors have nothing to disclose.
Detta arbete stöddes av CIRM Early Translationell II Research Award TR2-01.821, NIH / NIDCR (bidrag R21 DE0177711 och RO1 DE01607), UC Discovery Grant 07-10.677, AWJ och RKS har T32 utbildningsstipendier utmärkelser (5T32DE007296-14), JNZ har en CIRM utbildning stipendium (TG2-01169).