Name: propagation of dental and respiratory cells and organs in microgravity
Uploaded: 2021-05-25T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Propagation of Dental and Respiratory Cells and Organs in Microgravity at JoVE.com

Les études ont été généreusement soutenues par des subventions de l’Institut national de recherche dentaire et craniofaciale (UG3-DE028869 et R01-DE027930).

Toutes les approbations institutionnelles nécessaires ont été obtenues pour s’assurer que l’étude était conforme aux lignes directrices institutionnelles de TAMU en matière de soins aux animaux.
1. Assemblage et stérilisation du bioréacteur
<ol><li>Stériliser quatre récipients à rapport d’aspect élevé (HARV) pour le bioréacteur dans un autoclave sur le cycle d’instrument en plastique pendant 20 minutes à 121 ° C comme recommandé par le fabricant.</li>
	<li>Après st?...

<ol>
	<li>Horneck, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Life+sciences:+microorganisms+in+the+space+environment.">Life sciences: microorganisms in the space environment.</a> Science. 225 (4658), 226-228 (1984).</li><li>Helmstetter, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gravity+and+the+orientation+of+cell+division.">Gravity and the orientation of cell division.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 94 (19), 10195-10198 (1997).</li><li>Bizzarri, M., Monici, M., van Loon, J. J. W. 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E., Vunjak-Novakovic, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spaceflight+bioreactor+studies+of+cells+and+tissues.">Spaceflight bioreactor studies of cells and tissues.</a> Advances in Space Biology and Medicine. 8, 177-195 (2002).</li><li>Walther, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space+bioreactors+and+their+applications.">Space bioreactors and their applications.</a> Advances in Space Biology and Medicine. 8, 197-213 (2002).</li><li>Morabito, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RCCS+bioreactor-based+modelled+microgravity+induces+significant+changes+on+in+vitro+3D+neuroglial+cell+cultures.">RCCS bioreactor-based modelled microgravity induces significant changes on in vitro 3D neuroglial cell cultures.</a> BioMed Research International. 2015, 754283 (2015).</li><li>Schwarz, R. P., Goodwin, T. J., Wolf, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+culture+for+three-dimensional+modeling+in+rotating-wall+vessels:+An+application+of+simulated+microgravity.">Cell culture for three-dimensional modeling in rotating-wall vessels: An application of simulated microgravity.</a> Journal of Tissue Culture Methods. 14 (2), 51-57 (1992).</li><li>Nokhbatolfoghahaei, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+modeling+of+media+flow+through+perfusion-based+bioreactors+for+bone+tissue+engineering.">Computational modeling of media flow through perfusion-based bioreactors for bone tissue engineering.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H. 234 (12), 1397-1408 (2020).</li><li>Sun, F. -. y., Wang, X. -. m., Li, X. -. y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+innovative+membrane+bioreactor+(MBR)+system+for+simultaneous+nitrogen+and+phosphorus+removal.">An innovative membrane bioreactor (MBR) system for simultaneous nitrogen and phosphorus removal.</a> Process Biochemistry. 48 (11), 1749-1756 (2013).</li><li>Steimberg, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+3D+Models+Cultured+to+Investigate+Mesenchymal+Stromal+Cells+of+the+Human+Dental+Follicle.">Advanced 3D Models Cultured to Investigate Mesenchymal Stromal Cells of the Human Dental Follicle.</a> Tissue Engineering Methods (Part C). 24 (3), 187-196 (2018).</li><li>Li, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RCCS+enhances+EOE+cell+proliferation+and+their+differentiation+into+ameloblasts.">RCCS enhances EOE cell proliferation and their differentiation into ameloblasts.</a> Molecular Biology Reports. 39 (1), 309-317 (2012).</li><li>Grimm, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+engineering+under+microgravity+conditions-use+of+stem+cells+and+specialized+cells.">Tissue engineering under microgravity conditions-use of stem cells and specialized cells.</a> Stem Cells and Development. 27 (12), 787-804 (2018).</li><li>Tasoglu, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Levitational+Assembly+for+Living+Material+Fabrication.">Magnetic Levitational Assembly for Living Material Fabrication.</a> Advanced Healthcare Materials. 4 (10), 1469-1476 (2015).</li><li>Sarigil, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaffold-free+biofabrication+of+adipocyte+structures+with+magnetic+levitation.">Scaffold-free biofabrication of adipocyte structures with magnetic levitation.</a> Biotechnology and Bioengineering. 118 (3), 1127-1140 (2021).</li><li>Anil-Inevi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biofabrication+of+in+situ+Self+Assembled+3D+Cell+Cultures+in+a+Weightlessness+Environment+Generated+using+Magnetic+Levitation.">Biofabrication of in situ Self Assembled 3D Cell Cultures in a Weightlessness Environment Generated using Magnetic Levitation.</a> Scientific Reports. 8 (1), 7239 (2018).</li><li>Nishikawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+simulated+microgravity+by+three-dimensional+clinostat+on+bone+tissue+engineering.">The effect of simulated microgravity by three-dimensional clinostat on bone tissue engineering.</a> Cell Transplant. 14 (10), 829-835 (2005).</li><li>Pandya, M., Diekwisch, T. G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enamel+biomimetics-fiction+or+future+of+dentistry.">Enamel biomimetics-fiction or future of dentistry.</a> International Journal of Oral Science. 11 (1), 8 (2019).</li><li>Klein, O. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Meeting+report:+a+hard+look+at+the+state+of+enamel+research.">Meeting report: a hard look at the state of enamel research.</a> International Journal of Oral Science. 9 (11), 3 (2017).</li><li>Liu, H., Yan, X., Pandya, M., Luan, X., Diekwisch, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Daughters+of+the+Enamel+Organ:+Development,+Fate,+and+Function+of+the+Stratum+Intermedium,+Stellate+Reticulum,+and+Outer+Enamel+Epithelium.">Daughters of the Enamel Organ: Development, Fate, and Function of the Stratum Intermedium, Stellate Reticulum, and Outer Enamel Epithelium.</a> Stem Cells and Development. 25 (20), 1580-1590 (2016).</li><li>Chen, L. S., Couwenhoven, R. I., Hsu, D., Luo, W., Snead, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maintenance+of+amelogenin+gene+expression+by+transformed+epithelial+cells+of+mouse+enamel+organ.">Maintenance of amelogenin gene expression by transformed epithelial cells of mouse enamel organ.</a> Archives of Oral Biology. 37 (10), 771-778 (1992).</li><li>DenBesten, P. K., Gao, C., Li, W., Mathews, C. H., Gruenert, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+characterization+of+an+SV40+immortalized+porcine+ameloblast-like+cell+line.">Development and characterization of an SV40 immortalized porcine ameloblast-like cell line.</a> European Journal of Oral Sciences. 107 (4), 276-281 (1999).</li><li>Arakaki, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+epithelial-stem+cell+interactions+during+dental+cell+differentiation.">Role of epithelial-stem cell interactions during dental cell differentiation.</a> Journal of Biological Chemistry. 287 (13), 10590-10601 (2012).</li><li>Au - Chavez, M. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isolation+and+Culture+of+Dental+Epithelial+Stem+Cells+from+the+Adult+Mouse+Incisor.">Isolation and Culture of Dental Epithelial Stem Cells from the Adult Mouse Incisor.</a> Journal of Visualized Experiments. (87), e51266 (2014).</li><li>Pandya, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Posttranslational+Amelogenin+Processing+and+Changes+in+Matrix+Assembly+during+Enamel+Development.">Posttranslational Amelogenin Processing and Changes in Matrix Assembly during Enamel Development.</a> Frontiers in Physiology. 8, 790 (2017).</li><li>Dangaria, S. J., Ito, Y., Luan, X., Diekwisch, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differentiation+of+neural-crest-derived+intermediate+pluripotent+progenitors+into+committed+periodontal+populations+involves+unique+molecular+signature+changes,+cohort+shifts,+and+epigenetic+modifications.">Differentiation of neural-crest-derived intermediate pluripotent progenitors into committed periodontal populations involves unique molecular signature changes, cohort shifts, and epigenetic modifications.</a> Stem Cells and Development. 20 (1), 39-52 (2011).</li><li>Ahadian, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+as+a+biomimicry+tool+for+regulating+muscle+cell+behavior.">Electrical stimulation as a biomimicry tool for regulating muscle cell behavior.</a> Organogenesis. 9 (2), 87-92 (2013).</li><li>Smith, C. 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W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+generation+of+bioreactors+that+advance+extracellular+matrix+modelling+and+tissue+engineering.">New generation of bioreactors that advance extracellular matrix modelling and tissue engineering.</a> Biotechnology Letters. 41 (1), 1-25 (2019).</li><li>Seidel, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolving+stem+and+progenitor+cells+in+the+adult+mouse+incisor+through+gene+co-expression+analysis.">Resolving stem and progenitor cells in the adult mouse incisor through gene co-expression analysis.</a> Elife. 6, (2017).</li><li>Green, H., Rheinwald, J. G., Sun, T. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Properties+of+an+epithelial+cell+type+in+culture:+the+epidermal+keratinocyte+and+its+dependence+on+products+of+the+fibroblast.">Properties of an epithelial cell type in culture: the epidermal keratinocyte and its dependence on products of the fibroblast.</a> Progress in Clinical and Biological Research. 17, 493-500 (1977).</li><li>Green, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+birth+of+therapy+with+cultured+cells.">The birth of therapy with cultured cells.</a> Bioessays. 30 (9), 897-903 (2008).</li><li>Zeichner-David, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+ameloblast+differentiation.">Control of ameloblast differentiation.</a> International Journal of Developmental Biology. 39 (1), 69-92 (1995).</li><li>Bei, M., Stowell, S., Maas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Msx2+controls+ameloblast+terminal+differentiation.">Msx2 controls ameloblast terminal differentiation.</a> Developmental Dynamics. 231 (4), 758-765 (2004).</li><li>Dangaria, S. J., Ito, Y., Luan, X., Diekwisch, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Successful+periodontal+ligament+regeneration+by+periodontal+progenitor+preseeding+on+natural+tooth+root+surfaces.">Successful periodontal ligament regeneration by periodontal progenitor preseeding on natural tooth root surfaces.</a> Stem Cells and Development. 20 (10), 1659-1668 (2011).</li><li>Del Moral, P. M., Warburton, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Explant+culture+of+mouse+embryonic+whole+lung,+isolated+epithelium,+or+mesenchyme+under+chemically+defined+conditions+as+a+system+to+evaluate+the+molecular+mechanism+of+branching+morphogenesis+and+cellular+differentiation.">Explant culture of mouse embryonic whole lung, isolated epithelium, or mesenchyme under chemically defined conditions as a system to evaluate the molecular mechanism of branching morphogenesis and cellular differentiation.</a> Methods in Molecular Biology. 633, 71-79 (2010).</li><li>Hermanns, M. I., Unger, R. E., Kehe, K., Peters, K., Kirkpatrick, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+epithelial+cell+lines+in+coculture+with+human+pulmonary+microvascular+endothelial+cells:+development+of+an+alveolo-capillary+barrier+in+vitro.">Lung epithelial cell lines in coculture with human pulmonary microvascular endothelial cells: development of an alveolo-capillary barrier in vitro.</a> Laboratory Investigation. 84 (6), 736-752 (2004).</li><li>Duell, B. L., Cripps, A. W., Schembri, M. A., Ulett, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epithelial+cell+coculture+models+for+studying+infectious+diseases:+benefits+and+limitations.">Epithelial cell coculture models for studying infectious diseases: benefits and limitations.</a> Journal of Biomedicine and Biotechnolog. 2011, 852419 (2011).</li><li>Kuppan, P., Sethuraman, S., Krishnan, U. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vitro+co-culture+of+epithelial+cells+and+smooth+muscle+cells+on+aligned+nanofibrous+scaffolds.">In vitro co-culture of epithelial cells and smooth muscle cells on aligned nanofibrous scaffolds.</a> Materials Science and Engineering: C. 81, 191-205 (2017).</li><li>Navran, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+application+of+low+shear+modeled+microgravity+to+3-D+cell+biology+and+tissue+engineering.">The application of low shear modeled microgravity to 3-D cell biology and tissue engineering.</a> Biotechnology Annual Review. 14, 275-296 (2008).</li></ol>

Les étapes critiques du protocole pour la croissance des cellules en microgravité comprennent le bioréacteur, l’échafaudage, les cellules utilisées pour la culture 3D et le revêtement d’échafaudage comme moyen d’induire la différenciation cellulaire. Le type de bioréacteur utilisé dans nos études comprend le bioréacteur RCCS-4, une modification récente du dispositif de culture tissulaire cylindrique rotatif original Rotary Cell Culture System (RCCS) développé par la NASA pour cultiver des cellules en...

La gravité affecte tous les aspects de la vie sur Terre, y compris la biologie des cellules individuelles et leur fonction au sein des organismes. Les cellules détectent la gravité à travers les mécanorécepteurs et réagissent aux changements de gravité en reconfigurant les architectures du cytosquelette et en modifiant la division cellulaire 1,2,3. D’autres effets de la microgravité comprennent la pression hydrostatique dans les vésicules remplies de liquide, la sédimentation des organites et la convection du flux et de la chaleurinduite par la flottabilité 4. Des études sur l’effet de la perte de gravité sur les cellules et les organes humains ont été menées à l’origine pour simuler l’environnement en apesanteur de l’espace sur les astronautes lors de missions de vol spatial5. Cependant, ces dernières années, ces technologies de bioréacteurs 3D développées à l’origine par la NASA pour simuler la microgravité sont devenues de plus en plus pertinentes en tant que nouvelles approches pour la culture de populations cellulaires qui ne se prêtent pas autrement aux systèmes de culture 2D.
Les bioréacteurs 3D simulent la microgravité en cultivant des cellules en suspension et créent ainsi un effet de « chute libre » constant. Parmi les autres avantages des bioréacteurs rotatifs, citons l’absence d’exposition à l’air rencontrée dans les systèmes de culture d’organes, une réduction de la contrainte de cisaillement et de la turbulence, et une exposition continue à un approvisionnement changeant en nutriments. Ces conditions dynamiques fournies par un bioréacteur RCCS (Rotary Cell Culture System) favorisent la colocalisation spatiale et l’assemblage tridimensionnel de cellules individuelles en agrégats 6,7.
Des études antérieures ont démontré les avantages d’un bioréacteur rotatif pour la régénération osseuse8, la culture de germes dentaires9 et pour la culture de cellules folliculaires dentaires humaines10. Il y a également eu un rapport suggérant que le RCCS améliore la prolifération et la différenciation des cellules EOE en améloblastes11. Cependant, les cellules différenciées ont été considérées comme des améloblastes en fonction de l’immunofluorescence de l’améloblastine et/ou de l’expression de l’amélogénine seule11 sans tenir compte de leur morphologie allongée ou de la forme polarisée des cellules.
En plus du bioréacteur RWV (rotating wall vessel) développé par la NASA, d’autres technologies permettant de générer des agrégats 3D à partir de cellules comprennent la lévitation magnétique, la machine de positionnement aléatoire (RPM) et le clinostat12. Pour obtenir une lévitation magnétique, les cellules marquées avec des nanoparticules magnétiques sont en lévitation à l’aide d’une force magnétique externe, ce qui entraîne la formation de structures 3D sans échafaudage qui ont été utilisées pour la biofabrication de structures adipocytaires13,14,15. Une autre approche pour simuler la microgravité est la génération de forces G multidirectionnelles en contrôlant la rotation simultanée autour de deux axes, ce qui entraîne une annulation du vecteur de gravité cumulé au centre d’un dispositif appelé clinostat16. Lorsque des cellules souches de moelle osseuse ont été cultivées dans un clinostat, la formation de nouveaux os a été inhibée par la suppression de la différenciation des ostéoblastes, illustrant l’un des effets dédifférenciateurs de la microgravité16.
Les systèmes in vitro visant à faciliter la culture fidèle des améloblastes constitueraient un grand pas en avant vers l’ingénierie tissulaire de l’émaildentaire 17. Malheureusement, à ce jour, la culture des améloblastes a été une entreprise difficile18,19. Jusqu’à présent, cinq lignées cellulaires différentes de type améloblaste ont été signalées, y compris la lignée cellulaire améloblaste de souris (ALC), la lignée cellulaire épithéliale dentaire de rat (HAT-7), la lignée cellulaire LS8 de souris20, la lignée cellulaire porcine PABSo-E 21 et la lignée cellulaire SF2-24 de rat22. Cependant, la majorité de ces cellules ont perdu leur forme cellulaire polarisée distinctive en culture 2D.
Dans la présente étude, nous nous sommes tournés vers un système de bioréacteur de culture cellulaire rotative (RCCS) pour faciliter la croissance de cellules de type améloblaste à partir d’épithéliums de l’anse cervicale co-cultivées avec des progéniteurs mésenchymateux et pour surmonter les défis des systèmes de culture 2D, y compris la réduction du flux de nutriments et les changements cytosquelettiques dus à la gravité. De plus, le RCCS a fourni de nouvelles avenues pour l’étude des interactions cellule/échafaudage liées à l’ingénierie des tissus parodontaux et pour examiner les effets des médiateurs inflammatoires sur les tissus alvéolaires pulmonaires in vitro. Ensemble, les résultats de ces études mettent en évidence les avantages des systèmes de culture rotatoire basés sur la microgravité pour la propagation de l’épithélium différencié et pour l’évaluation des effets environnementaux sur les cellules cultivées in vitro, y compris les interactions cellule/échafaudage et la réponse tissulaire aux conditions inflammatoires.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Antibiotic-antimycotic</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>15240096</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ascorbic Acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>A4544</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BGJb Fitton-Jackson Modification media</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>12591</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BIOST PGA scaffold</td>
			<td>Synthecon</td>
			<td>Custom</td>
			<td>Available from the company through a custom order</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BMP-2</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>355-BM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BMP-4</td>
			<td>R&#38;D Systems</td>
			<td>314-BP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM Media</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>D6429-500mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>16140071</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibricol</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>5133-20mL</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fibronectin</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354008</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galanin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>G-0278</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatin disc</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>CytoForm 500</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Graphene sheets</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>CytoForm 300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hEGF</td>
			<td>Peprotech</td>
			<td>AF-100-15</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>hFGF</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>AA1-155</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydroxyapatite disc</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>CytoForm 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Il-6 protein</td>
			<td>PeproTech</td>
			<td>200-06</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Keratinocyte SFM media (1X)</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>17005042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laminin</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354259</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LRAP peptide</td>
			<td>Peptide 2.0</td>
			<td>Custom made sequence: MPLPPHPGSPGYINLSYEVLT 
			PLKWYQSMIRQPPLSPILPEL 
			PLEAWPATDKTKREEVD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matrigel</td>
			<td>Corning</td>
			<td>354234</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Millipore Nitrocellulose membrane</td>
			<td>Merck Millipore</td>
			<td>AABP04700</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RCCS Bioreactor</td>
			<td>Synthecon</td>
			<td>RCCS 4HD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SpongeCol</td>
			<td>Advanced Biomatrix</td>
			<td>5135-25EA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syring valve one way stopcock w/swivel male luer lock</td>
			<td>Smiths Medical</td>
			<td>MX5-61L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes with needle 3cc</td>
			<td>McKESSON</td>
			<td>16-SN3C211</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trypsin EDTA (0.25%)</td>
			<td>ThermoFisher Scientfic</td>
			<td>25200056</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

propagation of dental and respiratory cells and organs in microgravity

La gravité est l’un des principaux déterminants de la fonction cellulaire humaine, de la prolifération, de l’architecture et de l’orientation du cytosquelette. Les systèmes de bioréacteurs rotatifs (RCCS) imitent la perte de gravité telle qu’elle se produit dans l’espace et fournissent plutôt un environnement de microgravité grâce à une rotation continue de cellules ou de tissus en culture. Ces RCCS assurent un approvisionnement ininterrompu en nutriments, en facteurs de croissance et de transcription et en oxygène, et corrigent certaines des lacunes des forces gravitationnelles dans les boîtes de culture cellulaire ou d’organe 2D immobiles (bidimensionnelles). Dans la présente étude, nous avons utilisé des RCCS pour co-cultiver des cellules de l’anse cervicale et des cellules de pulpe dentaire pour devenir des améloblastes, pour caractériser les interactions progéniteur parodontal/échafaudage et pour déterminer l’effet de l’inflammation sur les alvéoles pulmonaires. Les environnements RCCS ont facilité la croissance de cellules de type améloblaste, favorisé la prolifération des progéniteurs parodontaux en réponse aux revêtements d’échafaudage et permis d’évaluer les effets des changements inflammatoires sur les alvéoles pulmonaires en culture. Ce manuscrit résume les conditions environnementales, les matériaux et les étapes du processus et met en évidence les aspects critiques et les détails expérimentaux. En conclusion, les RCCS sont des outils innovants pour maîtriser la culture et la croissance 3D (tridimensionnelle) de cellules in vitro et pour permettre l’étude de systèmes cellulaires ou d’interactions non adaptés aux environnements de culture 2D classiques.

La chambre intérieure du bioréacteur fournit un environnement permettant aux cellules de proliférer et de se différencier, de s’attacher à un échafaudage ou de se rassembler pour former des assemblages tissulaires. Chaque vaisseau HARV contient jusqu’à 10 ml de milieu et facilite une circulation constante des nutriments afin que chaque cellule ait une excellente chance de survivre. La figure 1A illustre la fixation des orifices de seringue à la plaque avant du récipient où sont...

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Propagation of Dental and Respiratory Cells and Organs in Microgravity

Ce protocole présente une méthode pour la culture et la croissance 3D de cellules de type améloblaste en microgravité afin de maintenir leur forme allongée et polarisée ainsi que l’expression protéique spécifique de l’émail. Les conditions de culture pour la culture de constructions d’ingénierie parodontale et d’organes pulmonaires en microgravité sont également décrites.

Propagation de cellules et d’organes dentaires et respiratoires en microgravité

Gravity is one of the key determinants of human cell function, proliferation, cytoskeletal architecture and orientation. Rotary bioreactor systems (RCCSs) ...

Allongé et polarisé l’ameloblast sécrétant de l’amélogénine dans la culture. C’est aussi le premier protocole pour la croissance de cellules d’ameloblast en microgravité. La croissance des améloblastes en culture a été l’un des défis majeurs dans le domaine de l’émail.Et pour nous, c’est en utilisant ce modèle de bioréacteur, c’est la première fois que nous accomplissons cette marque dans la recherche sur l’émail. Ce modèle peut être utilisé pour comprendre la biologie des cellules d’amelobblaste. Ce modèle sera démontré par le Dr Mirali Pandya.Commencez par placer le tissu prélevé de souris postnatales de six jours sous le microscope à dissection et les anses cervicales disséquées. Installez un bioréacteur en fixant les valves stériles aux orifices de seringue. Ajouter les deux cellules, la boucle cervicale et la pulpe dentaire, ainsi que l’échafaudage enduit au bioréacteur et remplir la cuve du bioréacteur avec 10 millilitres de milieux SFM kératinocytaires complétés par des facteurs de croissance et des protéines de matrice extracellulaire.Fermez et serrez le bouchon de l’orifice de remplissage de la cuve du bioréacteur, puis ouvrez les vannes stériles. Utilisez deux seringues stériles de trois millilitres pour un changement de média. Pour ce faire, remplissez une seringue avec le milieu frais et laissez l’autre seringue vide.Ouvrez les deux valves de la seringue et manœuvrez doucement les bulles vers l’orifice de la seringue vide. Une fois que le milieu frais de la seringue pleine est soigneusement injecté dans le récipient, retirez toutes les bulles par l’orifice de la seringue vide. Fermez les ports de la seringue avec des bouchons.Fixez chaque vaisseau à la base des rotateurs. Allumez l’alimentation et réglez la vitesse sur 10,1 rotations par minute. Ajustez la vitesse pour vous assurer que les échafaudages sont en suspension et ne touchent pas la paroi du navire.Pour le changement de média toutes les 24 heures, placez les vaisseaux à la verticale pour vous assurer que les cellules se déposent au fond. Ouvrez les orifices de seringue pour connecter les seringues stériles aux orifices. Aspirer 75% du milieu appauvri en nutriments et injecter le milieu frais par l’autre orifice comme démontré précédemment.Les macrographes de l’échafaudage de graphène et de l’échafaudage de collagène sont présentées ici. L’échafaudage de graphène avait un réseau parallèle de reliefs de surface, tandis que l’échafaudage de collagène présentait la structure poreuse. Une mandibule de souris squelettée a été disséquée et la partie la plus distale de l’incisive inférieure de la souris a été exposée.La position précise de la boucle cervicale réséquée est délimitée dans l’incisive postnatale de souris de six jours, tandis qu’une région similaire dans une mandibule de souris squelettée adulte est fournie à titre de référence. Les hémimandibules étaient composées de trois molaires mandibulaires et d’une incisive en croissance constante, tandis que la niche cellulaire de l’anse cervicale contenait une population cellulaire variée nécessaire à la formation de l’émail. La différenciation réussie des cellules de la boucle cervicale dans un microenvironnement adapté a entraîné la formation d’améloblastes avec une caractéristique typique de cellules polarisées avec le noyau à une extrémité et de longs processus cellulaires à l’autre.La culture de cellules dans des milieux seuls sans facteurs de croissance et revêtement d’échafaudage a donné lieu à des cellules de l’anse cervicale qui sécrétaient des protéines clés de l’émail, mais ne s’allongeaient ni ne se polarisaient. Le groupe d’échafaudage recouvert de galanine a démontré un taux de prolifération significativement plus élevé que le groupe témoin contenant des échafaudages non revêtus. Les segments de tissu pulmonaire récoltés sur des souris E15 ont été cultivés avec succès pendant 10 jours dans un environnement de microgravité 3D dans le bioréacteur.L’ajout d’interleukine-6 au milieu de culture a entraîné des changements associés à l’inflammation dans la morphologie alvéolaire similaires à ceux observés in vivo. Dans l’introduction, je vous ai dit à quel point il était difficile pour l’équipe de l’émail de trouver un modèle de culture cellulaire d’ameloblaste. Maintenant, nous avons relevé ce défi en utilisant une procédure très innovante qui se concentre sur deux aspects: l’échafaudage de collagène éponge et aussi l’utilisation de la matrice pour différencier les cellules de l’amelobblaste.Ensemble, ces deux innovations ont entraîné la polarisation et la croissance de cellules de type améloblaste en culture 3D. Ces cellules cultivées en 3D sont un merveilleux modèle pour comprendre la biologie des amelobblastes. Et pour comprendre cette biologie, nous pouvons utiliser une variété de techniques, y compris la microscopie électronique, la protéomique et la génomique.Les améloblastes sont des cellules fantastiques. Oui, ils ont la capacité de sécréter l’émail prismatique des dents. Maintenant, ce modèle de bioréacteur nous met en position de comprendre comment les améloblastes sécrètent la matrice et sécrètent des minéraux d’apatite pour faire pousser l’émail prismatique des dents.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

L&#39;utilisation de cellules souches humaines périvasculaires pour la régénération osseuse

Human perivascular stem cells (PSCs) can be isolated in sufficient numbers from multiple tissues for purposes of skeletal tissue engineering1-3. PSCs are ...

Recherche

Bio-ingénierie

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells (hESC) to Different Lineages

Alginate Microcapsule as a 3D Platform for Propagation and Differentiation of Human Embryonic Stem Cells hESC to Different Lineages

Microcapsules d&#39;alginate comme une plate-forme 3D pour la Propagation et différenciation des cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) à différentes lignées

Human embryonic stem cells (hESC) are emerging as an attractive alternative source for cell replacement therapy since they can be expanded in culture ...

Micropipette Aspiration of Substrate-attached Cells to Estimate Cell Stiffness

Aspiration par micropipette des cellules au substrat joints pour estimer la rigidité cellulaire

Growing number of studies show that biomechanical properties of individual cells play major roles in multiple cellular functions, including cell ...

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Biological cells are usually observed on flat (2D) surfaces. This condition is not physiological, and phenotypes and shapes are highly variable. Screening ...

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