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Method Article
Este protocolo se centra en la utilización de la capacidad inherente de las células madre para tomar el ejemplo de su matriz extracelular circundante y ser inducidas a diferenciarse en múltiples fenotipos. Este manuscrito métodos extiende nuestra descripción y caracterización de un modelo utilizando un hidrogel bicapa, compuesto de PEG-fibrina y colágeno, a la vez co-diferenciar derivadas de tejido adiposo células madre 1.
Polímeros naturales en los últimos años han adquirido mayor importancia debido a su biocompatibilidad anfitrión y capacidad de interactuar con las células in vitro e in vivo. Un área de investigación que promete en medicina regenerativa es el uso combinatorio de biomateriales novedosos y células madre. Una estrategia fundamental en el campo de la ingeniería de tejidos es el uso de andamios tridimensionales (por ejemplo, descelularizados matriz extracelular, hidrogeles, micro / nano partículas) de la dirección de la función celular. Esta tecnología ha evolucionado desde el descubrimiento de que las células necesitan un sustrato sobre el que se pueden adherir, proliferan, y expresar su fenotipo diferenciado y función celular 2-3. Más recientemente, se ha determinado también que las células no sólo utilizar estos sustratos para la adherencia, sino también interactuar y tener señales de la matriz de sustrato (por ejemplo, la matriz extracelular, ECM) 4. Por lo tanto, las células y andamios tienen una conexión recíproca quesirve para controlar el desarrollo del tejido, la organización y función última. Derivadas de tejido adiposo células madre (ASC) son mesenquimal, no las células madre hematopoyéticas presentes en el tejido adiposo que puede exhibir múltiples linaje diferenciación y sirven como una fuente disponible de células (es decir, pre-endotelio vascular y pericitos). Nuestra hipótesis es que derivadas de tejido adiposo células madre pueden ser dirigidos hacia diferentes fenotipos de forma simultánea simplemente co-cultivo en matrices de doble capa 1. Nuestro laboratorio está centrado en la curación de heridas dérmicas. Para este fin, se creó una matriz compuesta única de los biomateriales naturales, fibrina, el colágeno, y quitosano que puede imitar las características y funciones de un dermo-específica curación ambiente de la herida de ECM.
1. Aislar derivadas de tejido adiposo células madre (ASC) 1, 5
Nota: Todos los procedimientos se realizaron a temperatura ambiente a menos que se indique lo contrario.
2. Preparación de microesferas de quitosano (CSM)
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3. La determinación deel número de grupos amino libres en los CSM
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4. Cargando ASC en CSM
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5. La determinación del porcentaje de carga ASC y la viabilidad celular en los CSM
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6. Preparación y caracterización de ASC-CSM incrustada en PEG-geles de fibrina
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7. Preparación y caracterización de ASC-CSM incrustada en geles de colágeno
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8. Desarrollo de la bicapa PEG-fibrina (ASC-CSM) Las construcciones de gel de colágeno-
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9. La materialización de soluciones de archivo
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10. Los resultados representativos
El objetivo general de la técnica que aquí se presenta es demostrar el potencial de la matriz simultánea basada en la diferenciación de ASC en fenotipos múltiples usando CSM como vehículo de entrega. Se demuestra una estrategia in vitro para entregar las células madre de los CSM en una bicapa de colágeno-PEG-matrices de fibrina. Caracterización de ASC incrustado dentro de este reveale andamiod que ASC-cargados MCS puede ser "sandwich" entre una capa de colágeno y PEG-fibrina simultáneamente y diferencialmente tomar ejemplo de ambos ambientes extracelulares a prosperar bajo sus nuevas condiciones. En primer lugar, caracteriza la capacidad para el sistema modelo para mantener la viabilidad celular y la capacidad migratorias. El colágeno apoyó la capacidad de CSA para mantener su "troncalidad", como fue demostrado por su expresión de Stro-1 y su morfología similar a fibroblastos (Figura 2D y 2F). En contraste, el PEG-fibrina inducida los ASCs para diferenciar hacia un fenotipo vascular, como se demuestra por su morfología estructura similar a un tubo, su endotelial de células específicas de expresión del factor de von Willebrand (2E y 2G Figura), y pericitos expresión específica de factor de NG2 y plaquetas de crecimiento derivado del receptor beta (PDGFRβ) (datos no presentados). Además, estos fenotipos observados parecen ocurrir a principios de la cultura y se mantuvieron durante 11 días, como es demtrado en la Figura 3.
Tablas y Figuras
Beneficios de la bicapa de constructo:
Figura 1. Esquemático que representa el objetivo general y el proceso de la técnica. 1) derivadas de tejido adiposo de células madre (ASC) se heADED en quitosano microesferas. 2) El colágeno se vierte entonces en un inserto 6-así, el pH se ajustó a fibrilar del colágeno, y el inserto se coloca en una cámara de placa de 6 pocillos. Las esferas CSM ASC-cargadas son entonces en capas sobre el colágeno. 3) El fibrinógeno PEGilada se vierte entonces sobre el colágeno (ASC-CSM) y gelifica mediante la adición de trombina. 4) El constructo bicapa final puede ser retirado de la inserción cultivo y se utiliza para in vitro o in vivo en el análisis.
Caracterización de la Figura 2. De ASC cultivadas en colágeno y fibrina PEG-3D matrices. A) Fase de contraste de microfotografía de pasajes aislados ASC y mantenido mediante la rutina de 2 dimensiones técnicas de cultivo celular. Fotomicrografías B, D y F representan ASC-CSM cultivaron en un gel de colágeno 3-dimensional, mientras que C, E y G muestran ASC-CSM cultivaron en un 3-dimensional de PEG-gel de fibrina, tanto en el día 12. En B y C), ASC se muestran migrar fuera de la esfera CSM en ambos tipos de andamios. ASC parecen tener un aplanado, de tipo huso morfología en colágeno (B), manteniendo al mismo tiempo su expresión del marcador de células madre Stro-1 (D; flecha). Cuando se cultiva en PEG-fibrina ASCs exhiben más estructuras tubulares y son inducidos a expresar estos marcadores de células vasculares como factor von Willebrand (E). Microscopía electrónica de transmisión muestra la morfología típica demostrada por ASC dentro de cada andamio. ASC en gel de colágeno parecen tener menor filopodios (FL) que se extiende desde el cuerpo de la célula (F), mientras que ASCs forman típicamente lumenal (con la etiqueta L) estructuras (G; flecha).
Figura 3. El análisis morfológico de ASC-MCS, entre las bicapas de colágeno y geles de PEG-fibrina. ASC-MCS, se "sándwich" entre el colágeno y los geles de PEG-fibrina y se mantienen en cultivo durante 11 días. La izquierda Column representa la migración y la proliferación de ASC dentro de la matriz de colágeno y parece tener una morfología de tipo huso. La columna de la derecha muestra ASC migran fuera de los MCS y la formación de estructuras tubulares en todo el gel de fibrina-PEG.
ASCs son bien conocidos por su facilidad de aislamiento y la capacidad de diferenciar hacia diversos tipos de células. Con las técnicas descritas en este manuscrito, que son capaces de explotar la plasticidad de la ASC mediante la exposición de estas células para biomatrices múltiples simultáneamente. Como las células migran lejos de su base de CSM y entrar en su entorno extracelular, las células toman el ejemplo de la tarima y puede mantener la "troncalidad" (colágeno) o ser inducidas a diferenciarse...
No hay conflictos de intereses financieros existen.
Aviso legal
Las opiniones o afirmaciones contenidas en este documento son las opiniones particulares de los autores y no deben interpretarse como oficial o que refleja las opiniones del Departamento de Defensa o el Gobierno de los EE.UU.. Los autores son empleados del gobierno de EE.UU., y este trabajo fue preparado como parte de sus funciones oficiales. Todo el trabajo fue apoyado por el Ejército de los EE.UU. de Investigación Médica y el Comando de Material. Este estudio se llevó a cabo en virtud de un protocolo revisado y aprobado por la Investigación Médica del Ejército de EE.UU. y de la Junta de Revisión Institucional de Material de comandos y de acuerdo con el protocolo aprobado.
SN fue apoyado por una beca Postdoctoral Fellowship de la Iniciativa de Ingeniería de Tejidos de Pittsburgh. DOZ con el apoyo de una subvención concedida por La Fundación de Ginebra.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nombre del reactivo / equipo | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
Solución salina equilibrada de Hanks (HBSS) | Gibco | 14175 | Consumible |
Suero Bovino Fetal | Hyclone | SH30071.03 | Consumible |
La colagenasa tipo II | Sigma-Aldrich | C6685 | Consumible |
70-m Filtro de malla de nylon | BD Biosciences | 352350 | Consumible |
100-m nylon Filtro de malla | BD Biosciences | 352360 | Consumible |
El crecimiento medio del sistema MesenPRO | Invitrogen | 12746-012 | Consumible |
L-glutamina | Gibco | 25030 | Consumible |
CaCl 2 .2 H 2 O | Sigma | C8106 | Consumible |
T75 frasco de cultivo de tejidos | BD Biosciences | 137787 | Consumible |
El quitosano | Sigma-Aldrich | 448869 | Consumible |
Ácido Acético | Sigma-Aldrich | 320099 | Consumible |
N-octanol | Acros Organics | 150630025 | Consumible |
Sorbitan mono-oleato | Sigma-Aldrich | S6760 | Consumible |
Hidróxido de potasio | Sigma-Aldrich | P1767 | Consumible |
Acetona | Fisher Scientific | L-4859 | Consumible |
Etanol | Sigma-Aldrich | 270741 | Consumible |
Trinitro bencenosulfónico | Sigma-Aldrich | P2297 | Consumible |
Ácido clorhídrico | Sigma-Aldrich | 320331 | Consumible |
Éter etílico | Sigma-Aldrich | 472-484 | Consumible |
8 micras de tejido Inserta cultivo en placa | BD Biosciences | 353097 | Consumible |
1,5 ml Tubos de microcentrífuga | Pescador | 05-408-129 | Consumible |
Reactivo MTT | Invitrogen | M6494 | Consumible |
Dimetilsulfóxido | Sigma-Aldrich | D8779 | Consumible |
Qtracker célula Etiquetado Kit (QRastreador de 655) | Sondas moleculares | Q2502PMP | Consumible |
Colágeno tipo 1 | Travigen | 3447-020-01 | Consumible |
Hidróxido de sodio | Sigma-Aldrich | S8045 | Consumible |
12 placas de cultivo tisular | BD Biosciences | 353043 | Consumible |
El fibrinógeno | Sigma | F3879 | Consumible |
La trombina | Sigma | T6884 | Consumible |
Derivado benzotriazol de polietileno | Sunbio | DE-034GS | Consumible |
Tampón Tris Tableta (pH 7,6) | Sigma | T5030 | Consumible |
Centrifugar | Eppendorf | 5417R | Equillo |
Agitador orbital | New Brunswick Scienctific | C24 | Equipo |
Incubador humidificado con Air-5% de CO 2 | Thermo Scientific | Modelo 370 | Equipo |
Agitador de varillas | IKA | Visc6000 | Equipo |
Agitador magnético | Corning | PC-210 | Equipo |
Desecador de vacío | - | - | Equipo |
Analizador de Tamaño de Partículas | Malvern | STP2000 Spraytec | Equipo |
Baño de agua | Fisher Scientific | Isotemp210 | Equipo |
Espectrofotómetro | Beckman | Beckman Coulter DU Espectrofotómetro 800UV/Visible | Equipo |
Vórtice | Diagger | 3030a | Equipo |
Lector de microplacas | Molecular Devices | SpectraMax M2 | Equipo |
Luz / microscopio de fluorescencia | Olimpo | IX71 | Equipo |
Microscopio Confocal | Olimpo | FV-500 microscopio confocal de barrido láser | Equipo |
Microscopio Electrónico de Barrido | Carl Zeiss MicroImaging | Leo 435 VP | Equipo |
Microscopio Electrónico de Transmisión | JEOL | JEOL 1230 | Equipo |
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