Sinoviyal sıvı, kültür, insan eklem kondrosit için bir 3D sistemi
Bu çalışmada, modifiye edilmiş bir imalat önerilen kapsülleme protokolü (Lonza, ve 31) kullanılarak aljinat boncuk insan eklem kondrosit kapsüllü. Bu 3D yapıları kullanarak, çeşitli yüzdeler insan sinovyal sıvı içeren bir kültür ortamı kültür hücreleri için bir sistem geliştirdik ve kıkırdak gen ekspresyonu için bu 3 boyutlu yapıları değerlendirilir.
1. Üç boyutlu (3D) kapsülleme için insan eklem kondrosit hazırlayın (HAC)
- Insan eklem kondrosit (HAC) (Lonza) (Passage 2) 37 ° C su banyosunda 1 dakika için bir şişe (1 ml) Çözülme.
- Kondrosit büyüme ortam (Lonza) hücreleri toplamak için 3-5 dakika süreyle 3000 rpm'de santrifüj 1 ml ile karıştırın. Süpernatantı atın.
- Kondrosit büyüme ortamı yeniden süspanse hücre pelletini (Lonza).
- 10 cm doku Levha hücrelerikültür plakasına (BD Biosciences), kondrosit büyüme ortamı (Lonza) kültür ve hücrelerin konfluent. kadar. HACs 3 veya 4 den daha yüksek (P3 veya P4) bir geçiş sayısı kullanılmalıdır.
- Aljinat boncuk kapsülleme hücreleri toplamak için trypsinzation takip 155mm NaCl yerine standart PBS, plaka üzerinde HACs yıkayın. Hücreleri müstakil, 5dakika 3000rpm hücreler aşağı doğru döndürün. Hücreler artık 3D kapsülleme için hazır.
2. 3D boncuk HACs kapsülleyen
8x10 5 hücre / ml yoğunluğu% 1.2 aljinat çözeltisi (Sigma) HACs tekrar Hücre sayıları kullanarak, standart bir cep sayacı önce kapsülleme belirlendi. Bu çok önemli bir boncuk hücrelerin eşit dağılımını sağlamak için iyice karıştırın.
- Pipet 22-gauge iğne (Tyco sağlık, Inc.) Bağlı 12 ml enjektöre HAC / Aljinatta çözüm karışımı.
- Bu arada, 50 ml beher 102 m hazırlamak.Bir ses seviyesinde M CaCl 2 5 kez HAC / aginate çözüm. Yerleştirin ve bir kabın içinde karıştırın çubuğunda (yaklaşık 150 rpm'de) 102 mM CaCl 2 çözümü yavaş yavaş karıştırın .
- CaCl 2 çözüm yüzeyinden yaklaşık 6 inç şırınga ucu tutun ve CaCl 2 çözüm damla damla içine HAC / aljinat karışımı ekleyin. Genel olarak, aljinat boncuk yaklaşık 10 4 hücre / boncuk bir kapsülleme yoğunluğu ile çapı 2mm. Not: CaCl 2 çözüm üzerinde şırınga yüksekliği önemlidir. Kısa mesafe düzensiz mekanik bütünlüğü ve hücre kapsülleme neden, küresel şekilli boncuk yerine şeklindeki gözyaşı damla neden olacaktır.
- Boncuklar ilave edin, 20-25 dakika süreyle CaCl 2 çözüm olsun . Diğer aljinat encapsulation protokoller 10dk çok daha kısa bir inkübasyon süresi işaret ederken, biz CaCl 2 çözümü ile inkübasyon süresi daha uzun olabilir bütünlüğünü gelişmiş bulundu.reklamlar.
- CaCl 2 çözüm çıkarın, kondrosit farklılaşmasını orta (Lonza) bir kez daha sonra 2-3 defa 2-3 hacim NaCl boncuk yıkayın ve. Aljinat boncuk encapsulation protokoller yukarıdaki yıkama işlemleri için bir filtre kullanarak ilgili olsa da, biz genellikle böylece encapsulation etkinliğini azaltan aljinat boncuklar, filtre ve kuru bir çıkış tuzak haline bulundu. Biz en verimli boncuk atılmadan önce beher alt çözüm yerleşmek için izin bulundu.
- Boncuk kültür kaplarına transferi için standart bir spatula kullanın. Biz genellikle kültür kondrosit büyüme ortamında 2 gün 3 cm başına 12 boncuk kondrosit sürecinden önce sinovyal sıvı ile kondrosit farklılaşmasını orta (Lonza) geçiş yetiştiği ortamda ayarlamak için izin vermek.
3. Sinoviyal sıvı kültür ortamında Kültür kondrosit
- Taze sinoviyal sıvı bir o elde edilebilirutpatient kliniği (sinoviyal sıvı Tufts Tıp Merkezi'nden elde edilen). Sinovyal sıvı laboratuvarda 15ml şahin tüpler ve hemen 15 dakika için 3000 rpm'de santrifüj hücre enkaz kaldırmak için olabilir. 1,5 mL mikrosantrifüj tüpler içine kısım hücre ücretsiz sinovyal sıvı, donma-çözülme tekrarlanan önlemek için. Süpernatant -80 ° C kullanana kadar saklanabilir.
- Önce kültür, sabit bir 100 mM askorbik asit konsantrasyonu ve 9 mM CaCl 2 (2 CaCl bu iz miktar aljinat bütünlüğünü sağlamak için, hacimsel oranları değişen kondrosit farklılaşması orta sinovyal sıvı karışımı (CDM, Lonza) boncuk gibi).
- 37 ° C inkübatör içinde sallanan platform üzerinde plaka tutun (sallanan frekansı: yaklaşık 75 kez / dk) aljinat boncuklar içinde besin dağıtım yardımcı olmak ve boncuk topaklanma azaltmak için. Bu zaman uzun bir süre için (en fazla 4 hafta) kültürü bu kondrosit olarak özellikle önemlidir. NotKondrosit büyüme ve farklılaşma medya (Lonza) iki yaygın olarak kullanılan antibiyotik gentamisin ve amfoterisin içerirken kondrosit kültür için farklı yüzde sinovyal sıvı kullanıldığı zaman, herhangi bir antibiyotik takviyesi vermedi. No kirlenme hiç gözlendi.
- Her 2-3 günde bir medya karışımlar değiştirin. Sinovyal sıvının viskozitesi, uzun vadeli kültürleri sırasında aljinat boncuk kapsüllü kültür kondrosit büyük bir engel olmuştur. Biz de aljinat boncuk bütünlüğünü güçlendirir 102mm CaCl 2 (% 50 V / V), sinoviyal sıvı takviye orta sulandırmak için en etkili bulundu. Bu şekilde, orta boncuklar zarar vermeden yavaş yavaş bir pipetlemeyin kaldırılır olabilir.
4. Gen ekspresyon analizi için aljinat boncuk Hasat HACs
Gen ekspresyon analizi için aljinat boncuk HACs hasat zaman özel bir dikkat gerekir.
- Aljinat boncuk 3 ti yıkayınher zaman için yaklaşık 5 dakika 102 mM CaCl 2 mes.
- 4-5 kez boncuk hacmi 55 mM NaCitrate ekleyerek kondrosit al. Aljinat boncuk NaCitrate çözümü tamamen dalmış olduğu önemlidir. 20-30 dakika sallayın veya kaya.
- Hücrelerin Spin ve süpernatantı atın.
- RT-PCR analizi için, hücre, hücre lizis tamponunda pelet (Qiagen RNA izolasyon kiti) ve RNA arıtma ile devam tekrar süspansiyon.
5. Histolojik analiz için aljinat boncuk HACs Fix
Özel bakım, histolojik analiz için 3 boyutlu boncuk HACs hasat alınmalıdır.
- 5 dakika hakkında her zaman için 102 mM CaCl 2 aljinat boncuk, 3 kere yıkayın . Viskoz sinovyal sıvı tamamen uzak yıkamak için, biz, 37 ° C inkübatör (sallanan frekans de sallanan bir gecede kondrosit farklılaşmasını orta (Lonza) ile yıkamak için en etkili bulundu: yaklaşık 75 kezs / dak). Kondrosit büyüme ortamı, bu uzun süreli yıkama kondrosit hayatta kalmasını sağlamak için ve sabitleme ajanı maksimum penetrasyon sağlamak için kullanılır oldu.
- Bir gecede% 70 etanol boncuk Fix ve histolojik analizi ile devam edin. DAPI boyama gerçekleştirmek için, nazik sallanan altında 1hr DAPI çözüm (500ng/ml) ile aljinat boncuk inkübasyon ve 102mm CaCl 2 15 dakika için her zaman 3 kere yıkayın. DAPI görüntüler daha sonra bir floresan mikroskop altında görülebilir. Boncuklar da alcian mavi ve H & E boyama kesitli olabilir.
6. Temsilcisi Sonuçlar
Sinovyal sıvıda yüksek oranda insan kondrosit 3D kültür yöntemi şematik diyagramı Şekil 1'de gösterildiği gibi tasvir edilmiştir. Insan kondrosit aljinat boncuk kapsüllü sonra, onlar, sinovyal sıvı oranları değişen ile takviye ortamda büyümeye izin verildi. Çünkü sinovyal sıvının viskozitesi, esastırkültür kondrosit sürekli sallanan koşullar altında, kıkırdak yapıları topaklanma önlemek ve hatta besinlerin dağılımını sağlamak için. Bu sabitleme veya lizis tamponu boncuklar nüfuz edebilir (Şekil 1), kondrosit almadan önce yoğun aljinat boncuk yıkamak için de çok önemlidir. Aljinat boncuk kondrosit Parlak alan (BF) görüntüleri Şekil 2'de gösterilmiştir. DAPI boyama, boncuk içinde hücrelerin usniform dağılımı (Şekil 2) onaylamak için yapıldı. 21 günlük kültür dönemi sonunda, gen ekspresyon analizi QRT-PCR tarafından yapıldı. Kondrosit 32 qPCR analizi için en güvenilir referans genlerin biri olarak tespit edilmiştir referans gen GAPDH, tüm PCR normalleşmesi için kullanılır oldu. Şekil bir örnek gösterilmiştir. 3, osteoartriti olan altı hastanın sinovyal sıvı toplanmış kültür insan eklem kondrosit sonuçları analiz edildi. Gerçeği ile de uyumlu olduğundan kondrositLonza, kaçınılmaz olarak de-farklılaşma 33 yol açacak 2B kültürleri, genişletilmiş var, biz o kıkırdak matriks genleri Gün 0 kondrosit minimal düzeyde (Şekil 3) olarak ifade edilmiştir. Sinovyal sıvı ile takviye kondrosit farklılaşmasını orta (Lonza) ya da orta kondrosit 3D kültür kıkırdak kollajen, aggrecan ve MMP13, Day 21 (Şekil 3) 34-farklılaşma kondrosit gösterir gen ekspresyonu önemli ölçüde arttı . Medya sinovyal sıvı oranının arttırılması kıkırdak matriks belirteçler kollajen II ve aggrecan mRNA (Fig.3A 3B) karşılaştırılabilir düzeyde sonuçlandı. Ayrıca, orta yalnız (Fig.3C) kültürlü olanlar ile karşılaştırıldığında% 100 sinovyal sıvıda kültür kondrosit bile kıkırdak parçalayıcı enzim MMP13 mRNA bir düşüş sergiledi. İlginç bir şekilde, yavaş yavaş hücre ölümü göstergesi kaspaz 3 ekspresyon seviyesi düşündüren sinovyal sıvı artan oranları azalmıştır olduğunu synovial sıvı kültür azalmış apoptozis düzeyleri (Şekil 3D) yol açmıştır. Bu nedenle, 3 boyutlu bir ortamda sinovyal sıvıda yüksek düzeyde kültür insan eklem kondrosit uygun bir teknoloji olduğunu göstermektedir.
Tablolar ve Şekiller

Şekil 1. 3D aljinat boncuk sinovyal sıvıda yüksek oranda insan eklem kondrosit kültürü yöntemi şematik. İlk olarak, kondrosit ve aljinat çözüm karıştırılır. CaCl 2 çözüm açılan akıllıca uygulandığında, kondrosit çapraz Ca-aljinat hidrojel boncuklar içinde hareketsiz. Bu 3 boyutlu yapıları, insan sinovyal sıvı oranları değişen kondrosit farklılaşmasını orta (Lonza) kültür. Kültür sallanan bir koşul altında 21 gün sonra, hücre içeren aljinat boncuk hücreleri gen alınacağı sonra yoğun yıkanırekspresyon analizi.

Şekil 2: Aydınlık alan (BF) ve insan eklem kondrosit DAPI görüntüler% 0,% 30,% 50,% 70 ve% 100 sinovyal sıvıda kapsüllü kültürler . Kondrosit tüm kültür koşullarında şeklinde küresel. Aydınlık alan (BF) ve DAPI Görüntüler kondrosit yeri ve dağıtım onaylamak için üst üste. Parçalar, büyütülmüş görüntüler. Ok uçları, BF ve DAPI boyama görüntüleri kondrosit ko.

Şekil 3 gün kapsüllü insan eklem kondrosit QRT-PCR analizi 0 (D0) sinovyal sıvı (SF) (% 0,% 30,% 50, 70 arasında değişen oranlar ile desteklenmiş orta kültür (D21) 21 gün sonra % ve% 100). Dört bağımsız örnekler sonuçları burada gösterilmiştir. GAPDH tüm PCR için dahili referans olarak kullanılmıştır. A. Kollajen II mRNA B. Aggrecan mRNA C. MMP13 mRNA D. Kaspaz 3 mRNA. İstatistiksel anlamlılık Günü 0 örnekler ve% 0 Gün 21 örnek ve INSTAT'ın yazılımı kullanarak% 100 sinoviyal sıvı (SF) kültür değerlendirildi. * Gösterir p <0.05.