Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Sinovyal sıvıda yüksek düzeyde insan eklem kondrosit kültür 3D sistemi açıklanmıştır. Sinovyal sıvı eklem kıkırdağı için en doğal mikroçevresinin yansıtır ve kolayca elde ve saklanabilir. Bu sistem, böylece kıkırdak rejenerasyon eğitim ve artrit tedavisi için tarama terapötikler için kullanılabilir.
Kıkırdak imha osteoartrit merkezi bir patolojik özellik, ABD'nin önde gelen sakatlık nedenidir. Kıkırdak yetişkin in vivo olarak çok verimli bir şekilde yeniden değildir; ve bunun sonucu olarak, osteoartrit, kıkırdak kaybı geri döndürülemez açar ve kronik ağrı ve hareketsizlik 1,2 eşlik ediyor . Kıkırdak doku mühendisliği, doku işlevini yeniden ve geri yüklemek için umut verici bir potansiyel sunmaktadır. Bu teknoloji, genellikle doğal veya sentetik iskeleleri ve kültür içine çıkan 3D 3-6 in vivo bir defekt içine nakledilen bir biyokimyasal ve biyomekanik olgun doku mühendisliği amacı ile bir süre içinde dengeli bir orta inşa ekim kondrosit içerir . Kondrosit büyüme ve matriks birikimi için optimal bir durum ulaşmak kıkırdak doku mühendisliği başarısı için esastır.
Arktik doğal eklem boşluğu, kıkırdakkemik bilirsiniz yüzey sinovyal sıvıdaki yıkanıyor. Bu berrak ve yapışkan sıvı besin sağlar avasküler eklem kıkırdağı ve büyüme faktörleri, sitokinler ve kondrosit metabolizması 7,8 için önemli olan enzimleri içerir. Ayrıca, eklem sıvısı ile kıkırdak yüzeyler arasında esas olarak iki temel bileşen, hyaluronan ve lubricin 9 10 salgılayan düşük sürtünme hareketi kolaylaştırır. Buna karşın, doku mühendislik kıkırdak en sık yapay medyada kültüre. Bu medya muhtemelen kondrosit metabolizması eğitim için daha fazla tanımlanmış koşullar sağlamak mümkün iken, eklem sıvısı, eklem kondrosit içinde bulunduğu doğal çevreye en doğru yansıtan
Gerçekten de, sinoviyal sıvı almak ve saklamak için kolay olma avantajı vardır ve genellikle düzenli olarak vücut tarafından doldurulan olabilir. Çeşitli gruplar büyüyen insan, sığır, tavşan ve köpek c sinovyal sıvı ile kültür ortamı takviyehondrocytes, ancak çoğunlukla sadece sinoviyal sıvı (% 20 altında) 11-25 düşük düzeylerde kullanılır. Tavuk, at ve insan kondrosit sinovyal sıvıda yüksek yüzdesi ile orta kültüre alınmış olsa da, bu kültür sistemleri, iki boyutlu 26-28 edildi. Burada 21 günlük bir süre içinde sinoviyal sıvının yüksek bir yüzdesi (% 100'e kadar) insan eklem kondrosit kültür yöntemi ile 3D sistemi mevcut. Bunu yaparken, biz üstesinden sinovyal sıvıda yüksek viskozite tarafından sunulan önemli bir engel. Bu sistem, 3 boyutlu bir ortamda, daha doğal ortam taklit kıkırdak için doğal ortamı oluşturan diğer iki önemli faktörler (oksijen basıncı ve mekanik yükleme) 29,30 ile kombine edilebilir sinoviyal sıvı insan kondrosit eğitim imkanı sağlar kıkırdak büyüme. Ayrıca, Bu sistem kondrosit sinoviyal sıvı aktivitesi assaying için kullanılır ve geliştirmek için bir platform sağlamak olabilirkıkırdak rejenerasyon teknolojileri ve artrit için tedavi seçenekleri.
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)
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.
3. Sinoviyal sıvı kültür ortamında Kültür kondrosit
4. Gen ekspresyon analizi için aljinat boncuk Hasat HACs
Gen ekspresyon analizi için aljinat boncuk HACs hasat zaman özel bir dikkat gerekir.
5. Histolojik analiz için aljinat boncuk HACs Fix
Özel bakım, histolojik analiz için 3 boyutlu boncuk HACs hasat alınmalıdır.
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.
Bu raporda, insan sinovyal sıvıda yüksek konsantrasyonlarda içeren ortamda 3 boyutlu bir ortamda insan eklem kondrosit kültür sağlayan bir yöntem geliştirdi. Sinovyal sıvı eklem boşluğu, eklem kondrosit bulunduğu doğal ortamı oluşturan önemli bileşenlerinden biridir. Ancak, sinovyal sıvıda viskozite kondrosit üç boyutlu, uzun vadeli kültür için önemli bir sorun olmuştur. 3D viskoz bir ortamda inşa etmek ve önlemek için agregasyonu bile besin dağılımı sürdürmenin zorluğu aşmak için...
Biz ifşa etmek başka bir şey var.
Biz Robin Nye (Tufts Tıp Merkezi), Tomoya Uchimura ve Dana Cairns (Tufts Üniversitesi), sinoviyal sıvı depolama ve santrifüj ile yardım sağlamak için teşekkür etmek istiyorum. Bu çalışma LZ (1R01AR059106-01A1) NIH tarafından finanse edildi
Özel reaktifler ve ekipman Tablo:
Reaktif Adı | Şirket | Katalog Numarası | Yorumlar |
---|---|---|---|
Aljinat için (Aljinik asit sodyum tuzu) | Sigma | A2158-250G | 40 ° C'de depolanan% 2.4 çözümü |
Kalsiyum Klorür Dihidrat, Granüler | JT Baker | A19339 | |
Chondrogenic Büyüme ortamı | Lonza | CC-3156 (baz medya) | |
CC-4409 (ek) | |||
Chondrogenic Farklılaşma Media | Lonza | CC-3226 (baz medya) | |
CC-4408 (ek) | |||
İnsan eklem kondrosit | Lonza | CC-2550 | |
DAPI (4 ',6-Diamidino-2-phenylindole dihidroklorür) | Sigma-Aldrich | D9542 | |
RNeasy mini kiti (RNA ekstraksiyonu için) | Qiagen | 74104 | |
PCR: SYBR-yeşil | Kuantum | 95053-500 | |
12 ml şırınga | Tyco-Kendall-Monoject | 512852 | |
22-Gague Hipodermik İğne | Tyco-Kendall-Monoject | 8881 | |
Mikroskop | Olympus | IX71 | |
Platform rocker | Thermoscientific thermolyne | Vari-mix | |
Astarlar dizileri | |||
Kollajen IIa ileri | 5'-TTC ATC CCA CCC TCT CAC AGT-3 ' | ||
Kollajen IIa-ters | 5'-CCTCTGCCTTGACCCGAA-3 ' | ||
MMP13 ileri | 5'-TGT GCC CTT CTT CAC ACA GAC ACT-3 ' | ||
MMP13 geri | 5'-GAG AGC AGA CTT TGA GTC ATT GCC-3 ' | ||
Kaspaz 3-ileri | 5'-TCA TTA TTC AGG SKK GCC GTG GTA-3 ' | ||
Kaspaz 3 geri | 5'-TGG ATG AAC CAG GAG CCA TTK TTT -3 ' |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır