यहां, हम कॉर्ड रक्त मोनोन्यूक्लियर सेल-व्युत्पन्न मानव प्रेरित प्लुपीप्रोटेंट स्टेम सेल से चोंड्रोजेनिक भेदभाव के लिए एक प्रोटोकॉल का प्रस्ताव करते हैं।
मानव सांध्यासंबंधी उपास्थि में स्वयं की मरम्मत करने की क्षमता नहीं होती है। इस तरह कर्टिलिएज डिजनरेशन का इलाज रोगी द्वारा नहीं बल्कि रूढ़िवादी उपचारों द्वारा किया जाता है। वर्तमान में, पूर्व विवो विस्तारित चॉन्ड्रोसाइट्स या अस्थि मज्जा-व्युत्पन्न मेसेनचिमल स्टेम सेल (बीएमएससी) के साथ क्षतिग्रस्त कार्टिलेज को पुनर्जन्म करने के प्रयास किए जा रहे हैं। हालांकि, इन कोशिकाओं की प्रतिबंधित व्यवहार्यता और अस्थिरता उपास्थि पुनर्निर्माण में अपने आवेदन को सीमित करती हैं। मानव प्रेरित pluripotent स्टेम कोशिकाओं (hiPSCs) पुनर्योजी अनुप्रयोगों के लिए एक नया विकल्प के रूप में वैज्ञानिक ध्यान प्राप्त किया है। असीमित स्व-नवीकरण क्षमता और बहुतायत के साथ, उपास्थि मरम्मत के लिए एक नए प्रतिस्थापन सेल स्रोत के रूप में hiPSC को हाइलाइट किया गया है। हालांकि, उच्च गुणवत्ता वाली चोंड्रोजेनिक छर्रों की उच्च मात्रा प्राप्त करना उनके नैदानिक आवेदन के लिए एक बड़ी चुनौती है। इस अध्ययन में, हमने भ्रूण निकाय (ईबी) का प्रयोग किया- चोंड्रोजेनिक भेदभाव के लिए निकला हुआ उत्थान कोशिकाएं। सफल चोंड्रोजेनेसिस को पीसीआर द्वारा पुष्टि की गई थीएलसीआई नीले, टोलुइडिन नीले, और कोलेजन प्रकार I और II (क्रमशः COL1A1 और COL2A1, के खिलाफ) के प्रति एंटीबॉडी के साथ धुंधला हो जाना। हम कॉर्ड रक्त मोनोन्यूक्लियर सेल-व्युत्पन्न आईपीएसएस (सीएलएमसी-एचपीएससी) के भेदभाव के लिए चोंड्रोजेनिक छर्रों में एक विस्तृत विधि प्रदान करते हैं।
हायपीएससी का उपयोग दवा जांच और विभिन्न रोगों के यांत्रिक अध्ययन के लिए एक नई रणनीति का प्रतिनिधित्व करता है। एक पुनर्योजी परिप्रेक्ष्य से, क्षतिग्रस्त ऊतकों के प्रतिस्थापन के लिए एचपीएससी भी एक संभावित स्रोत हैं, जिनमें सीमित चिकित्सा क्षमता होती है, जैसे कि सांध्यात्मक उपास्थि 1 , 2
देशी सांप की उपाधि का पुनर्निर्माण कई दशकों के लिए एक चुनौती रहा है। विशिष्ट कार्टिलेज एक नरम, सफेद टिशू है जो कोट्स को हड्डियों के अंत में, घर्षण से बचाते हैं। हालांकि, क्षतिग्रस्त होने पर इसकी पुनर्योजी क्षमता सीमित है, जो स्व-मरम्मत लगभग असंभव बनाता है इसलिए, कई दशकों तक उपास्थि पुनर्जनन पर केंद्रित अनुसंधान चल रहा है।
पहले, चोंड्रोजेनिक वंश में इन विट्रो भेदभाव में आम तौर पर बीएमएससी या घुटने के संयुक्त 3 से पृथक देशी क्रोन्ड्रोसाइट्स के साथ प्रदर्शन किया जाता था। कारण टीओ उनकी चोंड्रोजेनिक क्षमता, बीएमएससी और देशी क्रोन्ड्रोसाइट्स में चोंड्रोजेनेसिस में उनके उपयोग के समर्थन में कई गुण हैं। हालांकि, उनके सीमित विस्तार और अस्थिर फेनोटाइप के कारण, इन कोशिकाओं में सांप के उपास्थि दोषों के पुनर्निर्माण में कई सीमाएं होती हैं। इन विट्रो संस्कृति की स्थितियों में, इन कोशिकाओं को 3-4 मार्गों के बाद अपनी विशेषताओं को खोना पड़ता है, जो अंततः उनकी भेदभाव क्षमता 4 को प्रभावित करता है। इसके अलावा, देशी कोशिका के मामले में, इन कोशिकाओं को प्राप्त करते समय घुटने के जोड़ को अतिरिक्त नुकसान अनिवार्य है।
बीएमएससी या देशी क्रोंड्रोसाइट्स के विपरीत, हायपीएससी इन विट्रो में अनिश्चित काल तक विस्तार कर सकते हैं। उचित संस्कृति की स्थिति के साथ, हायपीएससी को चोंड्रोजेनिक भेदभाव के लिए प्रतिस्थापन स्रोत के रूप में काफी संभावनाएं हैं। हालांकि, एचपीएससी 5 की आंतरिक विशेषताओं को बदलने के लिए चुनौतीपूर्ण है इसके अलावा, यह इन विट्रो स्टी में बहुत जटिल हैPs एक विशिष्ट सेल प्रकार के लिए hiPSCs के भाग्य को निर्देशित करने के लिए इन जटिलताओं के बावजूद, उच्च स्पी-नवीकरण क्षमता और उच्च स्तरीय कोशिकाओं में अंतर करने की उनकी क्षमताओं के कारण, उच्च पीएससी के प्रयोग को अभी भी अनुशंसित किया गया है।
चोंड्रोजेनिक भेदभाव आम तौर पर तीन-आयामी संस्कृति प्रणालियों के साथ किया जाता है, जैसे कि गोली संस्कृति या माइक्रोमास संस्कृति, एमएससी जैसी पूर्वज कोशिकाओं का उपयोग करते हुए। यदि hiPSCs का उपयोग करते हैं, तो प्रोटोकॉल एमएससी जैसे पूर्वज कोशिका उत्पन्न करने के लिए मौजूदा प्रोटोकॉल से अलग है। एमएससी-जैसी कोशिकाओं 7 में फ़नोटाइप को सीधे रूपांतरित करने के लिए कुछ समूह, हायपीएससी के मोनोलेयर संस्कृति का उपयोग करते हैं हालांकि, ज्यादातर अध्ययन एमएससी 8 , 9 , 10 , 11 के समान उत्थान कोशिकाओं को उत्पन्न करने के लिए ईबीएस का उपयोग करते हैं।
विभिन्न प्रकार के विकास कारक को चोंड्रोग को प्रेरित करने के लिए उपयोग किया जाता हैNesis। आमतौर पर, बीएमपी और टीजीएफ बी परिवार प्रोटीन का इस्तेमाल अकेले या संयोजन में किया जाता है। भेदभाव भी अन्य कारकों के साथ प्रेरित किया गया है, जैसे कि जीडीएफ 5, एफजीएफ 2, और आईजीएफ 1 12 , 13 , 14 , 15 । टीजीएफ बी 1 को एमएससी 16 में खुराक पर निर्भर तरीके से चोंड्रोजेनेसिस को उत्तेजित करने के लिए दिखाया गया है। अन्य आइसोटाइप के मुकाबले, टीजीएफ बी 3, टीजीएफ बी 1 प्री-उपास्थि मेसेनकैमल सेल कंडेनसेशन को बढ़ाकर चॉन्ड्रोजेनेसिस लाती है। टीजीएफ बी 3 ने मेन्काइचैमल सेल प्रसार 17 में काफी वृद्धि करके चोंड्रोजेनेसिस को प्रेरित किया। हालांकि, टीजीएफ बी 1 7 , 10 , 18 , 1 9 से अधिक शोधकर्ताओं द्वारा टीजीएफ बी 3 का प्रयोग अधिक बार किया जाता है। बीएमपी 2 मानव में चोंड्रोजेनिक मैट्रिक्स घटकों से संबंधित जीन की अभिव्यक्ति को बढ़ाता हैइन विट्रो स्थितियों में एपिक्युलर क्रोंड्रोसाइट्स 20 बीएमपी 2 टीजीएफ बी प्रोटीन 21 के साथ संयोजन में एमएससी में उपास्थि बनाने के लिए महत्वपूर्ण जीन की अभिव्यक्ति बढ़ाता है। यह भी दिखाया गया है कि बीएमपी 2 स्वाद और एमएपीके रास्ते 22 के माध्यम से टीजीएफ बीओ 3 के प्रभाव को बढ़ाती है।
इस अध्ययन में, सीबीएमसी-एचपीएससी को ईबी माध्यम का उपयोग करके कम-लगाव पेट्री डिश में ईबी माध्यम का उपयोग किया गया था। आउटग्राथ कोशिकाओं को ईबीएस को जिलेटिन-लेपित डिश में जोड़कर प्रेरित किया गया था। गुदगुदी कोशिकाओं का उपयोग करके चोंड्रोजेनिक भेदभाव गोली संस्कृति द्वारा किया गया था। बीएमपी 2 और टीजीएफ बी 3 दोनों के साथ उपचार ने कोशिकाओं को सघन कर दिया और चोंड्रोजेनिक गोली संरचना के लिए प्रेरित एक्स्ट्रासेल्यूलर मैट्रिक्स (ईसीएम) प्रोटीन संचय किया। यह अध्ययन सीबीएमसी-हायपीएससी का इस्तेमाल करते हुए एक सरल लेकिन कुशल chondrogenic भेदभाव प्रोटोकॉल का सुझाव देता है
इस प्रोटोकॉल ने सीबीएससी से एचपीएससी को सफलतापूर्वक जनरेट किया है। हमने यमनका कारक 24 युक्त एक सेंडाइ वायरल वेक्टर का उपयोग करके एचपीसीएस के लिए सीबीएमसी को पुन: प्रोग्राम किया है। अलग-अलग मा?…
The authors have nothing to disclose.
यह काम कोरिया हेल्थकेयर टेक्नोलॉजी आर एंड डी प्रोजेक्ट, स्वास्थ्य, कल्याण और परिवार मामलों के मंत्रालय, कोरिया गणराज्य (HI16C2177) से अनुदान द्वारा समर्थित था।
Plasticware | |||
100mm Dish | TPP | 93100 | |
6-well Plate | TPP | 92006 | |
50 mL Cornical Tube | SPL | 50050 | |
15 mL Cornical Tube | SPL | 50015 | |
10 mL Disposable Pipette | Falcon | 7551 | |
5 mL Disposable Pipette | Falcon | 7543 | |
12-well Plate | TPP | 92012 | |
Name | Company | Catalog Number | Description |
E8 Medium Materials | |||
DMEM/F12, HEPES | Life Technologies | 11330-057 | E8 Medium (500 mL) |
Sodium Bicarbonate | Life Technologies | 25080-094 | E8 Medium (Conc.: 543 μg/mL) |
Sodium Selenite | Sigma Aldrich | S5261 | E8 Medium (Conc.: 14 ng/mL) |
Human Transfferin | Sigma Aldrich | T3705 | E8 Medium (Conc.: 10.7 μg/mL) |
Basic FGF2 | Peprotech | 100-18B | E8 Medium (Conc.: 100 ng/mL) |
Human Insulin | Life Technologies | 12585-014 | E8 Medium (Conc.: 20 μg/mL) |
Human TGFβ1 | Peprotech | 100-21 | E8 Medium (Conc.: 2 ng/mL) |
Ascorbic Acid | Sigma Aldrich | A8960 | E8 Medium (Conc.: 64 μg/mL) |
DPBS | Life Technologies | 14190-144 | |
Vitronectin | Life Technologies | A14700 | |
ROCK Inhibitor | Sigma Aldrich | Y0503 | |
Name | Company | Catalog Number | Description |
Quality Control Materials | |||
18 mm Cover Glass | Superior | HSU-0111580 | |
4% Paraformaldyhyde | Tech & Innovation | BPP-9004 | |
Triton X-100 | BIOSESANG | 9002-93-1 | |
Bovine Serum Albumin | Vector Lab | SP-5050 | |
Anti-SSEA4 Antibody | Millipore | MAB4304 | |
Anti-Oct4 Antibody | Santa Cruz | SC9081 | |
Anti-TRA-1-60 Antibody | Millipore | MAB4360 | |
Anti-Sox2 Antibody | Biolegend | 630801 | |
Anti-TRA-1-81 Antibody | Millipore | MAB4381 | |
Anti-Klf4 Antibody | Abcam | ab151733 | |
Alexa Fluor 488 goat anti-mouse IgG (H+L) antibody | Molecular Probe | A11029 | |
Alexa Fluor 594 goat anti-rabbit IgG (H+L) antibody | Molecular Probe | A11037 | |
DAPI | Molecular Probe | D1306 | |
Prolong gold antifade reagent | Invitrogen | P36934 | |
4% Paraformaldyhyde | Tech & Innovation | BPP-9004 | |
Tween 20 | BIOSESANG | T1027 | |
Bovine Serum Albumin | Vector Lab | SP-5050 | |
Anti-Collagen II antibody | abcam | ab34712 | 1:100 |
Alcian blue | Sigma Aldrich | A3157-10G | |
Fast Green FCF | Sigma Aldrich | F7252-25G | |
Safranin O | Sigma Aldrich | 090m0039v | |
Nuclear fast red | Americanmastertech | STNFR100 | |
xylene | Duksan | 115 | |
Ethanol | Duksan | 64-17-5 | |
Mayer's hematoxylin solution | wako pure chemical industries | LAK7534 | |
DAP | VECTOR LABORATORIES | SK-4100 | |
Slide Glass, Coated | Hyun Il Lab-Mate | HMA-S9914 | |
Trizol | Invitrogen | 15596-018 | |
Chloroform | Sigma Aldrich | 366919 | |
Isoprypylalcohol | Millipore | 109634 | |
Ethanol | Duksan | 64-17-5 | |
RevertAid First Strand cDNA Synthesis kit | Thermo Scientfic | K1622 | |
Name | Company | Catalog Number | Description |
Chondrogenic Differentiation Materials | |||
DMEM | Life Technologies | 11885 | Chondrogenic media component (500 mL) |
Penicilin Streptomycin | Life Technologies | P4333 | Chondrogenic media component (Conc.: 1 %) |
Ascorbic Acid | Sigma Aldrich | A8960 | Chondrogenic media component (Conc.: 64 μg/mL) |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X) | Life Technologies | 11140-050 | Chondrogenic media component (Conc.: 100 mM) |
rhBMP-2 | R&D | 355-BM-050 | Chondrogenic media component (Conc.:100ng/ml) |
Recombinant Hman TGF-beta3 | R&D | 243-B3-002 | Chondrogenic media component (Conc.:10ng/ml) |
KnockOut Serum Replacement | Life Technologies | 10828-028 | Chondrogenic media component (Conc.: 1 %) |
ITS+ Premix | BD | 354352 | Chondrogenic media component (Conc.: 1 %) |
Dexamethasone-Water Soluble | Sigma Aldrich | D2915-100MG | Chondrogenic media component (Conc.:10-7 M) |
GlutaMAX Supplement | Life Technologies | 35050-061 | Chondrogenic media component (Conc.: 1 %) |
Sodium pyruvate solution | Sigma Aldrich | S8636 | Chondrogenic media component (Conc.: 1 %) |
L-Proline | Sigma Aldrich | P5607-25G | Chondrogenic media component (40μg/ml) |