Humane perivaskulær stamceller (PSCs) er en roman stamcelle klasse for skjelettlidelser vev regenerering ligner stamceller (MSCS). PSCs kan bli isolert av FACS (fluorescens aktivert celle sortering) fra fettvev anskaffet i løpet av standard fettsuging prosedyrer, da kombinert med et osteoinduktivt stillas for å oppnå beindannelse<em> In vivo</em>.
Humane perivaskulær stamceller (PSCs) kan bli isolert i tilstrekkelig antall fra flere vev for anvendelse av skjelettet tissue engineering 1-3. PSCs er en FACS-sortert befolkning av «pericytes '(CD146 + CD34-CD45-) og' adventitial celler '(CD146-CD34 + CD45-), som hver vi tidligere har rapportert å ha egenskaper stamceller. PSCs, som MSCS, er i stand til å gjennomgå osteogenic differensiering, samt skiller pro-osteogenic cytokiner 1,2. I denne protokollen, demonstrerer vi osteogenicity av PSCs i flere dyremodeller deriblant en muskel pose implantasjon i SCID (alvorlig kombinert immunsvikt) mus, en SCID mus calvarial defekt og en femur segment defekte (FSD) i athymic rotter. Låret muskelen posen modellen brukes til å vurdere ektopisk beindannelse. Calvarial defekter er sentrert på issebeinet og er standardly 4 mm i diameter (kritisk størrelse) 8. FSDs er bicortical og er stabilisert meden polyetylen bar og K-ledninger 4. Den FSD beskrives er også en kritisk størrelse feil, som ikke vesentlig leges på egen hånd 4. I motsetning, dersom stamceller eller vekstfaktorer legges til mangelen, kan betydelig bein gjenfødelse bli verdsatt. Det overordnede målet for PSC xenografting er å demonstrere osteogenic evnen til denne celletypen i både ektopiske og orthotopic bein regenerering modeller.
Isolering av PSCs er godt beskrevet andre steder 1-3, inkludert en separat innsendt Jove publikasjon spesielt adressering PSC isolasjon protokoller og metoder. Den spesifikke Hensikten med denne artikkelen er å beskrive og demonstrere 3 protokoller for PSC in vivo søknad for beindannelse / regenerering. Den SCID mus muskel posen er en vanlig beskrevet modell for ektopisk human beindannelse 7. Viktige forskjeller mellom ektopiske og orthotopic (defekt) modeller for bein, inkludert parakrine interaksjon med vert bendannende celler 8 samt en overflod av osteogenic Signalanlegg faktorer er til stede i skjelettet mangelen mikromiljøet. To feil er presentert her, en calvarial defect8 og femoral segmental defekt 4. Begge er godt dokumentert å være kritisk størrelse (dvs. ikke vil gro på egenhånd).
Interessante forskjeller mellom calvarial og femoral defekter. Førstcelle: celle interaksjon mellom xenografted PSCs og endogene celler er svært forskjellig. I form av en calvarial defekt, PSCs samhandle med den underliggende dura mater (den ytterste laget av hjernehinnene), samt de osteoblaster og periosteal celler circumscribing mangelen nettstedet. Viktigere, samspillet mellom implantert celler og omkringliggende osteoblaster 8 eller implanterte celler og underliggende Dura (Levi et al., In press) er kritiske for normal stamcelle mediert Osteogenesis å fortsette. I forhold til femoral segmental defekten (FSD), er xenografted PSCs utsatt for en helt annen celle og cytokin miljø. For eksempel er FSD området består av margen og medfølgende stamceller, samt den endosteum og periosteum og lange ben osteoblaster. Teoretisk har hver celle sin egen reaksjon på skade, og hver kan ha celle: celle interaksjoner med PSC xenografts.
Andre klare forskjeller mellom calvarialog lår feil. De calvarial bein i utgangspunktet danne gjennom intramembranous ossifikasjon, mens den lange bein form gjennom en brusk mellomliggende (endochondral forbening). Videre reparerende prosess etter skade også etterligner disse utviklingsmessige opprinnelse. Post-FSD, blir brusk callus formasjon observert, mens ingen brusk mellomliggende dannes innenfor en issebeinet defekt. Endelig kan embryonale opprinnelse av skallen forskjellig fra den for den lange bein. Flertallet av hodeskallen (inkludert perivaskulær celler – pericytes – i hele hodet regionen) er avledet fra neural crest (mesectoderm), mens appendicular skjelettet er av paraksiale mesoderm derivasjon 9. Alle disse forskjellene kan resultere i betydelige forskjeller i form av PSC-mediert bein reparasjon.
Bruken av PSCs har flere fordeler fremfor tradisjonelle adipose-deriverte stromale celler (ASCs). PSCs ikke krever kultur og er en renset celle befolkning Which inkluderer ikke andre stromale celler som ikke deltar i – og kan til og med negativt regulere – osteogenic differensiering, for eksempel endotelceller 10. I kontrast, for eksempel, klonal analyser av ASCs viser at bare en undergruppe er i stand til å gjennomgå osteogenic differensiering in vitro 11. I siste instans vil skjelettet tissue engineering arbeidet sannsynlig innlemme en osteocompetent stamcelle (som PSCs) med eksogene vekstfaktorer og en osteoconductive stillas (slik som HA-PLGA brukes i dagens metoder) slik at den best helbrede skjelettet mangler.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av CIRM Early translasjonsforskning II Research Award TR2-01821, NIH / NIDCR (stipend R21 DE0177711 og RO1 DE01607), UC Discovery 07-10677 Grant, AWJ og RKS har T32 trening stipend Awards (5T32DE007296-14), JNZ har en CIRM trening fellesskap (TG2-01169).