骨条件培养基的制备和生物测定

Jordi Caballé-Serrano; Kosaku Sawada; Guenther Schuldt Filho; Dieter D. Bosshardt; Daniel Buser; Reinhard Gruber

doi:10.3791/52707

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摘要

我们在这里描述了如何准备骨条件培养基（BCM）和体外测试其活性。

摘要

自体骨移植被广泛应用于口腔颌面外科，骨科，骨伤。自体骨移植不仅取代失去的骨头，它们还支持骨再生的复杂过程。自体移植的这种有利的行为归因于三个特点:骨传导性，osteogenicity，和骨诱导性。然而，还有另外一个方面:骨移植物释放分子，包括生长因子，它可以靶向参与骨再生的间充质细胞的无数。骨移植物的旁分泌性能还可以通过使用骨条件培养基（BCM）来进行体外研究。在这里，我们提出了一个协议就如何从本地猪皮质骨骨准备条件培养基和骨头进行热加工或脱矿。细胞可以直接暴露于BCM或接种于生物材料，如胶原膜，与前面的BCM湿透。我们举例说明体外 bioassaYS上的TGF-β调节基因表达的间质细胞。所提出的协议应该鼓励进一步揭示骨移植的旁分泌影响骨再生期间和重建手术的广阔领域打开了转化型研究的路径。

引言

自体骨被广泛用于桥接发生作为结果畸形，切除手术，重建手术创伤，和之前植入物放置^1,2-缺陷。了解骨移植物是如何支持巩固移植的过程中，生物的原则是不理解为什么自体被认为是在重建手术的金标准唯一的关键，这也是仿生骨代用品³的改进设计。尽管如此，移植合并是更快地与自体骨相比，骨替代^4,5。因此，当务之急是揭示，使自体骨以便有效地支持骨再生的分子和细胞机制。

还有被认为支持整合过程^6,7自体移植三种教科书的特点。首先，自体骨骨传导是，新成立的骨生长提供指导入缺陷。其次，自体骨的成骨，这意味着它包含间充质细胞，能分化成成骨细胞^8。第三，自体骨是骨诱导性的像埋葬在基质骨形态发生蛋白的生长因子可以发起软骨内或甚至膜内骨形成⁹的过程。还有另外一个方面:新鲜制备的骨碎片保持基于在体外观察与"骨条件培养基^"10-15旁分泌功能。还骨髓细胞生成的影响应该提到^16。与之类似的术语"脱钙骨基质条件培养基"已经创造于1996年，支持骨旁分泌功能的整体概念，即使是由脱盐处理^17。对于我们而言，BCM可以从新鲜的猪准备下颌骨^10,11。 BCM的蛋白质组学分析显示的成分复杂，包括生长事实口服补液盐和细胞外基质¹⁰的成分，也延长对整骨^18,19的蛋白酶现有的知识。因此，BCM应该反映骨移植体外的各种修改的发布活动。

当间质细胞，例如来自骨片或口腔软组织中分离，暴露于BCM？ 在体外会发生什么，BCM降低了成骨和脂肪细胞分化，并引发IL11表达¹¹的强劲增长。基因组范围的微阵列显示多个基因被差异表达的间充质细胞响应于BCM。在这些基因中有肾上腺髓质素（ADM），IL11，IL33，NADPH氧化酶4（NOX4），蛋白聚糖4（PRG4或润滑素）和五聚环蛋白^{3（PTX3）15。}从高压灭菌骨碎片得到的BCM未能改变各基因¹⁴的表达。从骨片的巴氏杀菌经历和冻结BCM能改变基因表达^14。脱钙骨基质（DBM-CM）的还条件培养基改变TGF-β调控的基因²⁰的表达。有趣的是，用于从周围的软组织^21,22屏蔽骨片胶原阻挡隔膜，吸附BCM的，负责的基因表达的变化²³的那些部分。 BCM研究可以扩展到参与骨再生等骨吸收的破骨细胞和内皮细胞的其它细胞类型，仅举几例。总体而言，累积体外数据提供用于临床前研究的设计的科学依据。

本协议是两方面:首先，它显示了如何准备BCM。其次，它显示了如何基于骨髓间质细胞在体外测试其生物活性。