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Method Article
Questo protocollo si concentra sulla utilizzando la capacità intrinseca delle cellule staminali a prendere spunto dalla loro matrice extracellulare che circonda ed essere indotte a differenziarsi in fenotipi multipli. Questo manoscritto metodi estende la nostra descrizione e caratterizzazione di un modello utilizzando un idrogel doppo strato, costituito da PEG-fibrina e collagene, contemporaneamente alla co-differenziare derivate da tessuto adiposo cellule staminali 1.
Polimeri naturali nel corso degli anni hanno acquisito maggiore importanza a causa della loro biocompatibilità di accoglienza e la capacità di interagire con le cellule in vitro e in vivo. Un'area di ricerca che promette nel campo della medicina rigenerativa è l'uso combinatorio di biomateriali innovativi e cellule staminali. Una strategia fondamentale nel campo dell'ingegneria dei tessuti è l'uso di tridimensionale ponteggio (ad esempio, decellularizzato matrice extracellulare, idrogel, micro / nano particelle) per dirigere la funzione delle cellule. Questa tecnologia si è evoluta dalla scoperta che le cellule hanno bisogno di un substrato su cui si può aderire, proliferare, ed esprimono il loro fenotipo differenziato cellulare e la funzione 2-3. Più recentemente, è stato anche determinato che le cellule non solo utilizzare questi substrati per adesione, ma anche interagire e prende spunto dal substrato di matrice (ad esempio, matrice extracellulare, ECM) 4. Pertanto, le cellule e ponteggi una connessione reciproca cheserve a controllare lo sviluppo dei tessuti, l'organizzazione e la funzione finale. Derivate da tessuto adiposo cellule staminali (CSA) sono mesenchimale, non-ematopoietiche cellule staminali presenti nel tessuto adiposo, che può esibire multi-lineage differenziazione e servire come fonte immediatamente disponibile di cellule (cioè pre-endoteli vascolari e periciti). La nostra ipotesi è che derivate da tessuto adiposo cellule staminali possono essere dirette verso differenti fenotipi contemporaneamente semplicemente co-coltura in matrici doppo strato 1. Il nostro laboratorio è focalizzata sulla guarigione della ferita cutanea. A questo scopo, abbiamo creato un'unica matrice composita dai biomateriali naturali, fibrina, collagene, e chitosano che possono mimare le caratteristiche e le funzioni di un dermo-specifico ambiente guarigione della ferita ECM.
1. Isolamento derivate da tessuto adiposo cellule staminali (CSA) 1, 5
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
2. Preparazione Chitosan Microsfere (CSM)
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
3. Determinazioneil numero di gruppi amminici liberi in CSM
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
4. Caricamento in ASC CSM
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5. Determinazione della percentuale di caricamento ASC e la vitalità cellulare in CSM
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6. Preparazione e caratterizzazione di ASC-CSM embedded in PEG-gel di fibrina
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7. Preparazione e caratterizzazione di ASC-CSM incorporato in gel di collagene
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
8. Sviluppo di PEG doppo strato di fibrina-(ASC-CSM)-collagene Costrutti Gel
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
9. Fare Solutions archivio
Nota: Tutte le procedure sono state eseguite a temperatura ambiente salvo diversamente indicato.
10. Risultati rappresentativi
L'obiettivo generale della tecnica qui presentata è quello di dimostrare il potenziale di matrice simultanea-driven differenziazione delle ASC nel CSM fenotipi multipli usando come veicolo di consegna. Dimostriamo una strategia in vitro per fornire cellule staminali dal CSM in un doppo strato di collagene-PEG-fibrina patibolo. Caratterizzazione di ASC integrato all'interno di questo reveale scaffoldd che ASC-caricati CSM può essere "sandwich" tra uno strato di collagene e PEG-fibrina simultaneamente e differenzialmente prendono spunto da entrambi gli ambienti extracellulari a crescere in loro nuove condizioni. Per prima cosa ha caratterizzato la possibilità per il sistema modello per mantenere la vitalità delle cellule e le capacità migratorie. Collagene sostenuto la capacità di ASCs di mantenere la loro "staminalità", come hanno dimostrato la loro espressione di Stro-1 e la loro morfologia simile fibroblasti (Figura 2D e 2F). Al contrario, PEG-fibrina indotto le ASC a differenziarsi verso un fenotipo vascolare, come è dimostrato dalla loro morfologia simile a tubo struttura, la loro cellule endoteliali-specifica espressione del fattore di von Willebrand (2E Figura e 2G), e periciti-specifica di espressione NG2 e crescita derivato dalle piastrine recettore beta fattore (PDGFRβ) (dati non mostrati). Inoltre, questi fenotipi osservati si sono verificati all'inizio di cultura e sono stati mantenuti nell'arco di 11 giorni, come è demonstrated in Figura 3.
Tabelle e figure
Vantaggi di doppio strato Construct:
Figura 1. Schema raffigurante l'obiettivo globale e il processo della tecnica. 1) derivate da tessuto adiposo cellule staminali (CSA) sono loaded su chitosano microsfere. 2) collagene viene quindi versata in un 6-ben inserto, il pH regolato a fibrillare il collagene, e l'inserto collocato in una camera ben 6-piastra. Le ASC-caricati sfere CSM sono poi stratificate sopra il collagene. 3) Il fibrinogeno PEGylated viene quindi versata sopra il collagene (ASC-CSM) e gelificato con l'aggiunta di trombina. 4) Il costrutto bistrato finale può quindi essere rimosso dal inserto cultura e utilizzati in vitro o in vivo di analisi.
Caratterizzazione Figura 2. Di ASC coltura entro collagene e PEG-fibrina matrici 3D. A) a contrasto di fase microfotografia di isolato ASC diversi passaggi e mantenuto utilizzando di routine 2-dimensionali tecniche di coltura cellulare. Microfotografie B, D, F e raffigurano ASC-CSM coltivate all'interno di un 3-dimensionale gel di collagene e che C, E, G e spettacolo ASC-CSM coltivate all'interno di un 3-dimensionale PEG-gel di fibrina, sia al giorno 12. In B e C), ASC sono mostrati migrazione lontano dalla sfera CSM in entrambi i tipi di ponteggio. ASC sembrano avere un appiattita, come morfologia-mandrino in collagene (B), pur mantenendo la loro espressione del marcatore di cellule staminali Stro-1 (D; freccia). Quando coltivate in PEG-fibrina ASC presentano più strutture tubolari e sono indotti ad esprimere tali marcatori di cellule vascolari come fattore di von Willebrand (E). Microscopia elettronica a trasmissione illustra la morfologia tipica dimostrata da ASC all'interno di ogni ponteggio. ASC in gel di collagene sembrano avere minore filopodia (fl) che si estende dal corpo della cellula (F), mentre ASC tipicamente formato luminale (etichetta L) strutture (G; freccia).
Figura 3. L'analisi morfologica di ASC-CSM tra i doppi strati di collagene e di PEG-gel di fibrina. ASC-CSM stati "sandwich" tra collagene e PEG-gel di fibrina e mantenute in coltura per 11 giorni. La sinistra column rappresenta ASCs migrazione e proliferazione all'interno della matrice di collagene e sembrano assumere un mandrino simile morfologia. La colonna di destra raffigura ASCs migrano lontano dai CSM e tubo formatore strutture simili in tutto il PEG-gel di fibrina.
ASC sono ben noti per la loro facilità di isolamento e la capacità di differenziare verso vari tipi di cellule. Con le tecniche descritte in questa manoscritto, siamo in grado di sfruttare la plasticità del ASCs esponendo le cellule a biomatrices contemporaneamente. Come le cellule migrano lontano dalla loro base CSM e inserire il proprio ambiente circostante extracellulare, le cellule prendono spunto dal patibolo e può mantenere "staminalità" (collagene) o essere indotte a differenziarsi verso tipi di ce...
Nessun conflitto di interessi finanziari esistono.
Disclaimers
I pareri o le affermazioni contenute nel presente documento sono le opinioni personali degli autori e non devono essere interpretate come ufficiale o che riflette le opinioni del Dipartimento della Difesa o il Governo degli Stati Uniti. Gli autori sono dipendenti del governo degli Stati Uniti, e questo lavoro è stato preparato come parte delle loro funzioni ufficiali. Tutto il lavoro è stato sostenuto dalla US Army Medical Research e Materiel Command. Questo studio è stato condotto nell'ambito di un protocollo esaminato e approvato dalla US Army Medical Research e Materiel Command Institutional Review Board e in conformità con il protocollo approvato.
SN è stato sostenuto da una borsa post-dottorato dal Initiative Tissue Engineering Pittsburgh. DOZ è supportata da una sovvenzione concessa dalla Fondazione di Ginevra.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome del reagente / apparecchiatura | Azienda | Numero di catalogo | Comments |
Hanks soluzione salina bilanciata (HBSS) | Gibco | 14175 | Consumabili |
Siero fetale bovino | Hyclone | SH30071.03 | Consumabili |
Collagenasi di tipo II | Sigma-Aldrich | C6685 | Consumabili |
70-micron Nylon Mesh Filter | BD Biosciences | 352350 | Consumabili |
100-um Nylon Mesh Filter | BD Biosciences | 352360 | Consumabili |
MesenPRO crescita media del sistema | Invitrogen | 12746-012 | Consumabili |
L-Glutammina | Gibco | 25030 | Consumabili |
CaCl 2 .2 H 2 O | Sigma | C8106 | Consumabili |
T75 Tissue Culture Flask | BD Biosciences | 137787 | Consumabili |
Chitosan | Sigma-Aldrich | 448869 | Consumabili |
Acido acetico | Sigma-Aldrich | 320099 | Consumabili |
N-ottanolo | Acros Organics | 150630025 | Consumabili |
Sorbitan-mono-oleato | Sigma-Aldrich | S6760 | Consumabili |
Idrossido di potassio | Sigma-Aldrich | P1767 | Consumabili |
Acetone | Fisher Scientific | L-4859 | Consumabili |
Etanolo | Sigma-Aldrich | 270741 | Consumabili |
Trinitro benzensolfonico Acid | Sigma-Aldrich | P2297 | Consumabili |
Acido cloridrico | Sigma-Aldrich | 320331 | Consumabili |
Etere etilico | Sigma-Aldrich | 472-484 | Consumabili |
8-micron di tessuto coltura in piastra Inserti | BD Biosciences | 353097 | Consumabili |
Microcentrifuga da 1,5 ml Tubes | Pescatore | 05-408-129 | Consumabili |
MTT reagente | Invitrogen | M6494 | Consumabili |
Dimetilsolfossido | Sigma-Aldrich | D8779 | Consumabili |
Qtracker cellulare Labeling Kit (QTracker 655) | Sonde molecolari | Q2502PMP | Consumabili |
Collagene di tipo 1 | Travigen | 3447-020-01 | Consumabili |
Di sodio idrossido | Sigma-Aldrich | S8045 | Consumabili |
12-Well piastre di coltura dei tessuti | BD Biosciences | 353043 | Consumabili |
Fibrinogeno | Sigma | F3879 | Consumabili |
Trombina | Sigma | T6884 | Consumabili |
Derivata Benztriazole di polietilene | Sunbio | DE-034GS | Consumabili |
Tris Buffer Tablet (pH 7,6) | Sigma | T5030 | Consumabili |
Centrifuga | Eppendorf | 5417R | Equipment |
Orbital Shaker | New Brunswick Scienctific | C24 | Attrezzatura |
Incubatore umidificato con Air-5% CO 2 | Thermo Scientific | Modello 370 | Attrezzatura |
Agitatore | IKA | Visc6000 | Attrezzatura |
Agitatore magnetico | Corning | PC-210 | Attrezzatura |
Vacuum Essiccatore | - | - | Attrezzatura |
Particle Size Analyzer | Malvern | STP2000 Spraytec | Attrezzatura |
Water Bath | Fisher Scientific | Isotemp210 | Attrezzatura |
Spettrofotometro | Beckman | Beckman Coulter Spettrofotometro DU 800UV/Visible | Attrezzatura |
Vortice | Diagger | 3030a | Attrezzatura |
Microplate Reader | Molecular Devices | Spectramax M2 | Attrezzatura |
Luce / microscopio a fluorescenza | Olimpo | IX71 | Attrezzatura |
Microscopio confocale | Olimpo | FV-500 microscopio confocale a scansione laser | Attrezzatura |
Microscopio Elettronico a Scansione | Carl Zeiss MicroImaging | Leo 435 VP | Attrezzatura |
Microscopio elettronico a trasmissione | JEOL | JEOL 1230 | Attrezzatura |
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