É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
Method Article
Este protocolo é focado na utilização a capacidade inerente de células estaminais para tomar cue a partir de sua matriz circundante extracelular e ser induzidas a diferenciar-se em múltiplos fenótipos. Este manuscrito métodos estende nossa descrição e caracterização de um modelo utilizando um hidrogel de camada dupla, composto de PEG-fibrina e colagénio, ao mesmo tempo, co-diferenciar células-tronco adiposas 1.
Polímeros naturais ao longo dos anos ganharam mais importância devido à sua biocompatibilidade hospedeiro e capacidade de interagir com células in vitro e in vivo. Uma área de investigação que tem a promessa em medicina regenerativa é o uso combinatória de novos biomateriais e células estaminais. Uma estratégia fundamental no campo da engenharia de tecidos é o uso de tridimensional andaime (por exemplo, descelularizados matriz extracelular, hidrogéis, micro / nano partículas) para dirigir a função da célula. Esta tecnologia tem evoluído a partir da descoberta de que as células precisam de um substrato sobre o qual podem aderir, proliferar, e expressar seu fenótipo diferenciado celular e função 2-3. Mais recentemente, tem sido também determinado que as células não só a utilização destes substratos para a adesão, mas também interagir e tomar pistas a partir do substrato da matriz (matriz, por exemplo, extracelular, ECM) 4. Portanto, as células e andaimes ter uma ligação recíproca queserve para controlar o desenvolvimento do tecido, organização e função final. As células-tronco adiposas (ASC) são mesenquimais, as células estaminais hematopoiéticas não-apresentar no tecido adiposo que podem exibir multi-linhagem diferenciação e servir como uma fonte prontamente disponível de células (isto é pré-vascular endotélio e pericitos). Nossa hipótese é que as células-tronco derivadas de tecido adiposo pode ser direcionado para diferentes fenótipos simultaneamente, bastando co-cultura-los em matrizes bifásicos 1. O nosso laboratório é focado sobre a cicatrização de feridas dérmica. Para este fim, foi criada uma única matriz composta a partir de os biomateriais naturais, fibrina, colagénio, quitosano e que pode imitar as características e funções de um ambiente de cicatrização da ferida dérmica específico ECM.
1. Isolamento de células-tronco adiposas (ASC) 1, 5
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
2. Preparação de microesferas (MCS)
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
3. Determinaro número de grupos amino livres em MCS
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
4. Carregando ASC no CSM
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
5. Determinação da porcentagem de ASC Carregando e viabilidade celular em MCS
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
6. Preparação e Caracterização de ASC-CSM incorporado em PEG-fibrina Gels
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
7. Preparação e Caracterização de ASC-CSM incorporado em géis de colágeno
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
8. Desenvolvimento de bifásicos PEG-fibrina (ASC-CSM) Constrói-gel de colágeno
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
9. Fazendo Solutions Banco
Nota: Todos os procedimentos foram realizados à temperatura ambiente, a menos que indicado de outra forma.
10. Os resultados representativos
O objetivo geral da técnica apresentada aqui é demonstrar o potencial de diferenciação dirigida por matriz simultânea de ASC em múltiplos fenótipos usando CSM como um veículo de entrega. Nós demonstramos uma estratégia in vitro para entregar as células-tronco a partir de MCS em uma bicamada de colágeno-PEG-fibrina andaime. Caracterização da ASC integra a presente reveale andaimed que ASC-carregados MCS pode ser "imprensada" entre uma camada de colágeno e PEG-fibrina simultaneamente e diferencialmente tomar sugestão de ambos os ambientes extracelulares a prosperar sob as novas condições. O primeiro caracteriza-se a capacidade para o sistema modelo para manter a viabilidade celular e capacidades migratórias. O colagénio suportado a capacidade de ASC para manter a sua "stemness", como foi demonstrado pela sua expressão de Stro-1 e sua morfologia de fibroblastos-like (Figura 2D e 2F). Em contraste, o PEG-fibrina induzida as ASC para diferenciar para um fenótipo vascular, como é demonstrado pela sua morfologia estrutura tubular semelhante, a sua expressão em células específicas endotelial do factor de von Willebrand (Figura 2E e 2G), e pericyte expressão específica de NG2 e crescimento derivado de plaquetas beta do receptor do factor (PDGFRβ) (dados não mostrados). Além disso, estes fenótipos observados apareceu a ocorrer no início da cultura e foram mantidas durante 11 dias, como é demtrada na Figura 3.
Tabelas e Figuras
Benefícios da bicamada Construir:
Figura 1. Esquemático que representa o objectivo global eo processo da técnica. 1) As células-tronco adiposas (ASC) são eisaded para microesferas de quitosano. 2) O colagénio é então vertida para uma inserção de 6 poços, o pH ajustado para fibrilar o colagénio ea inserção colocada em uma câmara de placa de 6 poços. As esferas ASC-carregadas da CSM são, então, colocado sobre o colágeno. 3) O fibrinogénio é ligado a PEG, em seguida, vertida sobre o colagénio (ASC-CSM) e gelificada pela adição de trombina. 4) A construção bicamada final pode então ser removido a partir da inserção de cultura e utilizado para in vitro ou in vivo análise.
Figura 2. Caracterização de ASC cultivadas dentro de colagénio e as matrizes de PEG-fibrina 3D. A) fotomicrografia de contraste de fase de isolado ASC passadas e mantido usando rotina 2-dimensionais técnicas de cultura de células. As fotomicrografias B, D, E e F ilustram ASC-CSM cultivadas num gel de colagénio 3-dimensional; que C, E, e G mostram ASC-CSM cultivadas dentro de um 3-dimensional PEG-fibrina gel, tanto no dia 12. Em B e C), ASC são mostrados migrar para longe da esfera CSM em ambos os tipos de andaime. ASC parecem ter uma achatada, morfologia fusiforme em colagénio (B), mantendo a sua expressão do marcador de células estaminais Stro-1 (D; seta). Quando cultivados em PEG-fibrina ASC exibem mais do tubo estruturas semelhantes e são induzidas para expressar tais marcadores de células vasculares, como Factor de von Willebrand (E). Microscopia eletrônica de transmissão mostra a morfologia típica demonstrada pela ASC dentro de cada cadafalso. ASC em gel de colagénio parecem ter filopodia menor (fl) que se estende a partir do corpo da célula (F), enquanto que ASC tipicamente formados luminais (rotulado L) estruturas (g; seta).
Figura 3. A análise morfológica de ASC-MCS entre bicamadas de colágeno e PEG-fibrina géis. ASC-MCS foram "sanduíche" entre colagénio e PEG-fibrina géis e mantidas em cultura durante 11 dias. O Colu esquerdamn representa ASC migram e proliferam dentro da matriz de colágeno e parece assumir uma morfologia fusiforme. A coluna da direita mostra ASC migram longe os MCS e formando tubo estruturas semelhantes ao longo do gel PEG-fibrina.
ASC são bem conhecidos pela sua facilidade de isolamento e capacidade de diferenciar para vários tipos de células. Com as técnicas descritas neste manuscrito, somos capazes de explorar a plasticidade da ASC por expor essas células para biomatrices múltiplos simultaneamente. Como as células migram para longe de sua base CSM e entrar no seu meio ambiente extracelular, as células tomar sugestão do andaime e pode manter "stemness" (colágeno) ou ser induzido a diferenciar os tipos de células para vascula...
Não há interesses conflitantes financeiros existem.
Alerta
As opiniões ou afirmações contidas neste documento são as opiniões pessoais dos autores e não devem ser interpretadas como oficial ou refletindo as opiniões do Departamento de Defesa ou o Governo dos EUA. Os autores são funcionários do governo dos EUA, e este trabalho foi elaborado como parte das suas funções oficiais. Todo o trabalho foi apoiado pelo EUA Pesquisa Médica do Exército e do Comando de Material. Este estudo foi realizado ao abrigo de um protocolo revisto e aprovado pelo Comitê de Ética Médica EUA Exército e do Comando de Material Conselho de Revisão Institucional e de acordo com o protocolo aprovado.
SN foi apoiado por uma bolsa pós-doutorado da Iniciativa Engenharia de Tecidos Pittsburgh. DOZ é apoiado por uma subvenção concedida à Fundação de Genebra.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Nome do reagente / equipamentos | Companhia | Número de catálogo | Comentários |
Hanks Balanced Salt Solution (HBSS) | Gibco | 14175 | Consumível |
Soro Fetal Bovino | Hyclone | SH30071.03 | Consumível |
Colagenase do Tipo II | Sigma-Aldrich | C6685 | Consumível |
70-iM filtro de rede de nylon | BD Biosciences | 352350 | Consumível |
100-iM filtro de rede de nylon | BD Biosciences | 352360 | Consumível |
MesenPRO Sistema Meio de Crescimento | Invitrogen | 12746-012 | Consumível |
L-Glutamina | Gibco | 25030 | Consumível |
CaCl 2 .2 H 2 O | Sigma | C8106 | Consumível |
T75 frasco de cultura de tecidos | BD Biosciences | 137787 | Consumível |
Chitosan | Sigma-Aldrich | 448869 | Consumível |
Ácido Acético | Sigma-Aldrich | 320099 | Consumível |
N-octanol | Acros Organics | 150630025 | Consumível |
Sorbitano-mono-oleato | Sigma-Aldrich | S6760 | Consumível |
Hidróxido de Potássio | Sigma-Aldrich | P1767 | Consumível |
Acetona | Fisher Scientific | L-4859 | Consumível |
Etanol | Sigma-Aldrich | 270741 | Consumível |
Trinitro benzenossulfónico | Sigma-Aldrich | P2297 | Consumível |
Ácido clorídrico | Sigma-Aldrich | 320331 | Consumível |
Éter etílico | Sigma-Aldrich | 472-484 | Consumível |
8 m de tecido Placa Insere Cultura | BD Biosciences | 353097 | Consumível |
1,5 ml tubos de microcentrífuga | Pescador | 05-408-129 | Consumível |
Reagente MTT | Invitrogen | M6494 | Consumível |
Sulfóxido de dimetilo | Sigma-Aldrich | D8779 | Consumível |
Qtracker celular Labeling Kit (QRastreador 655) | Sondas moleculares | Q2502PMP | Consumível |
Colágeno tipo 1 | Travigen | 3447-020-01 | Consumível |
Hidróxido de Sódio | Sigma-Aldrich | S8045 | Consumível |
12-Bem Cultura Pratos Tecido | BD Biosciences | 353043 | Consumível |
Fibrinogênio | Sigma | F3879 | Consumível |
Trombina | Sigma | T6884 | Consumível |
Derivada Benztriazole de Polietileno | Sunbio | DE-034GS | Consumível |
Tampão de Tris Tablet (pH 7,6) | Sigma | T5030 | Consumível |
Centrifugar | Eppendorf | 5417R | Equivolvimento |
Orbital Shaker | New Brunswick Scienctific | C24 | Equipamento |
Incubadora de CO umidificado com Air-5 2% | Thermo Scientific | Modelo 370 | Equipamento |
Agitador | IKA | Visc6000 | Equipamento |
Agitador Magnético | Corning | PC-210 | Equipamento |
Exsicador de vácuo | - | - | Equipamento |
Analisador de Tamanho de Partícula | Malvern | STP2000 Spraytec | Equipamento |
Banho de água | Fisher Scientific | Isotemp210 | Equipamento |
Espectrofotômetro | Beckman | Beckman Coulter DU Espectrofotômetro 800UV/Visible | Equipamento |
Vórtice | Diagger | 3030a | Equipamento |
Leitora | Molecular Devices | Spectramax M2 | Equipamento |
Luz / microscópio de fluorescência | Olimpo | IX71 | Equipamento |
Microscópio confocal | Olimpo | FV-500 Laser Scanning microscópio confocal | Equipamento |
Microscópio Eletrônico de Varredura | Carl Zeiss microfilmagem | Leo 435 VP | Equipamento |
Microscópio eletrônico de transmissão | JEOL | JEOL 1230 | Equipamento |
Solicitar permissão para reutilizar o texto ou figuras deste artigo JoVE
Solicitar PermissãoThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. Todos os direitos reservados