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

Çalışmalar, Ulusal Diş ve Kraniofasiyal Araştırma Enstitüsü'nden (UG3-DE028869 ve R01-DE027930) gelen hibelerle cömertçe desteklenmiştir.

Çalışmanın TAMU kurumsal hayvan bakım kılavuzlarına uygun olmasını sağlamak için gerekli tüm kurumsal onay alınmıştır.
1. Biyoreaktör montajı ve sterilizasyonu
<ol><li>Plastik alet çevrimindeki bir otoklavda biyoreaktör için dört yüksek en-boy oranlı kabı (HARV), üretici tarafından önerildiği şekilde 121 ° C'de 20 dakika boyunca sterilize edin.</li>
	<li>Sterilizasyondan sonra, biyoreaktörle birlikte verilen vidaları sıkarak kapları bir hücre kültürü da...

<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. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+microgravity+affects+the+biology+of+living+systems.">How microgravity affects the biology of living systems.</a> BioMed Research International. 2015, 863075 (2015).</li><li>Freed, L. 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. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular+and+chemical+events+during+enamel+maturation.">Cellular and chemical events during enamel maturation.</a> Critical Reviews in Oral Biology &amp; Medicine. 9 (2), 128-161 (1998).</li><li>Pei, 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=Bioreactors+mediate+the+effectiveness+of+tissue+engineering+scaffolds.">Bioreactors mediate the effectiveness of tissue engineering scaffolds.</a> The FASEB Journal. 16 (12), 1691-1694 (2002).</li><li>Ahmed, S., Chauhan, V. M., Ghaemmaghami, A. M., Aylott, J. 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>

Mikrogravitedeki hücrelerin büyümesi için protokolün kritik adımları arasında biyoreaktör, iskele, 3D kültür için kullanılan hücreler ve hücre farklılaşmasını indüklemek için bir araç olarak iskele kaplaması bulunur. Çalışmalarımızda kullanılan biyoreaktör tipi, NASA tarafından simüle edilmiş mikro yerçekiminde hücreleri büyütmek için geliştirilen orijinal Döner Hücre Kültür Sistemi (RCCS) dönen silindirik doku kültürü cihazının yakın tarihli bir modifikasyonu olan RCCS-4...

Yerçekimi, bireysel hücrelerin biyolojisi ve organizmalar içindeki işlevleri de dahil olmak üzere Dünya'daki yaşamın tüm yönlerini etkiler. Hücreler mekanoreseptörler aracılığıyla yerçekimini algılar ve sitoiskelet mimarilerini yeniden yapılandırarak ve hücre bölünmesi 1,2,3'ü değiştirerek yerçekimindeki değişikliklere yanıt verir. Mikro yerçekiminin diğer etkileri arasında sıvı dolu veziküllerdeki hidrostatik basınç, organellerin çökelmesi ve akış ve ısının yüzdürme güdümlü konveksiyonu4 bulunur. Yerçekimi kaybının insan hücreleri ve organları üzerindeki etkisi üzerine yapılan çalışmalar başlangıçta uzay uçuşu görevleri sırasında astronotlar üzerindeki ağırlıksız ortamı simüle etmek için yapılmıştır5. Bununla birlikte, son yıllarda, NASA tarafından mikroyerçekimini simüle etmek için geliştirilen bu 3D biyoreaktör teknolojileri, aksi takdirde 2D kültür sistemlerine uygun olmayan hücre popülasyonlarının kültürü için yeni yaklaşımlar olarak giderek daha alakalı hale gelmektedir.
3D Biyoreaktörler, süspansiyondaki hücreleri büyüterek mikro yerçekimini simüle eder ve böylece sürekli bir "serbest düşüş" etkisi yaratır. Dönen biyoreaktörlerin diğer avantajları arasında organ kültürü sistemlerinde karşılaşılan havaya maruz kalma eksikliği, kayma stresi ve türbülansta azalma ve değişen besin kaynaklarına sürekli maruz kalma sayılabilir. Bir Döner Hücre Kültür Sistemi (RCCS) biyoreaktörü tarafından sağlanan bu dinamik koşullar, uzamsal birlikte lokalizasyonu ve tek hücrelerin agregalara üç boyutlu montajınıdesteklemektedir 6,7.
Önceki çalışmalar, kemik rejenerasyonu8, diş mikrobu kültürü9 ve insan diş folikül hücrelerinin kültürü10 için döner bir biyoreaktörün avantajlarını göstermiştir. RCCS'nin EOE hücre proliferasyonunu ve ameloblastlara farklılaşmasını arttırdığını öne süren bir rapor da vardır11. Bununla birlikte, farklılaşmış hücreler, uzamış morfolojileri veya polarize hücre şekilleri dikkate alınmadan, ameloblastin immünofloresansına ve / veya amelogenin ekspresyonuna dayanan ameloblastlar olarak kabul edildi11 .
NASA tarafından geliştirilen döner duvar damarları (RWV) biyoreaktörüne ek olarak, hücrelerden 3D agregalar üretmek için diğer teknolojiler arasında manyetik levitasyon, rastgele konumlandırma makinesi (RPM) ve klinostat12 bulunmaktadır. Manyetik levitasyon elde etmek için, manyetik nanopartiküllerle etiketlenmiş hücreler harici bir manyetik kuvvet kullanılarak havaya kaldırılır, bu da adiposit yapılarının biyofabrikasyonu için kullanılan iskelesiz 3D yapıların oluşumuna neden olur13,14,15. Mikro yerçekimini simüle etmek için başka bir yaklaşım, klinostat16 adı verilen bir cihazın merkezindeki kümülatif yerçekimi vektörünün iptali ile sonuçlanan iki eksen hakkında eşzamanlı dönüşü kontrol ederek çok yönlü G kuvvetlerinin üretilmesidir. Kemik iliği kök hücreleri bir klinostatta kültürlendiğinde, osteoblast farklılaşmasının baskılanması yoluyla yeni kemik oluşumu inhibe edildi ve bu da mikrogravitenin farklılaştırıcı etkilerinden birini gösterdi16.
Ameloblastların sadık kültürünü kolaylaştırmak için in vitro sistemler, diş minesi doku mühendisliğine doğru büyük bir adım atacaktır17. Ne yazık ki, bu tarihe kadar, ameloblastların kültürü zorlu bir girişim olmuştur18,19. Şimdiye kadar, fare ameloblast soy hücre hattı (ALC), sıçan diş epitel hücre hattı (HAT-7), fare LS8 hücre hattı20, domuz PABSo-E hücre hattı 21 ve sıçan SF2-24 hücre hattı22 dahil olmak üzere beş farklı ameloblast benzerihücre hattı bildirilmiştir. Bununla birlikte, bu hücrelerin çoğunluğu 2D kültüründe ayırt edici polarize hücre şeklini kaybetmiştir.
Bu çalışmada, mezenkimal progenitörlerle birlikte kültürlenmiş servikal döngü epitelinden ameloblast benzeri hücrelerin büyümesini kolaylaştırmak ve yerçekimine bağlı besin akışının azalması ve sitoiskelet değişiklikleri de dahil olmak üzere 2D kültür sistemlerinin zorluklarının üstesinden gelmek için bir Döner Hücre Kültürü Biyoreaktör Sistemine (RCCS) döndük. Ek olarak, RCCS, periodontal doku mühendisliği ile ilgili hücre / iskele etkileşimlerinin incelenmesi ve inflamatuar mediatörlerin akciğer alveoler dokuları üzerindeki etkilerinin in vitro olarak incelenmesi için yeni yollar sağlamıştır. Birlikte, bu çalışmalardan elde edilen sonuçlar, mikrogravite tabanlı döner kültür sistemlerinin farklılaşmış epitelinin yayılması ve hücre / iskele etkileşimleri ve enflamatuar koşullara doku yanıtı da dahil olmak üzere in vitro olarak yetiştirilen hücreler üzerindeki çevresel etkilerin değerlendirilmesi için faydalarını vurgulamaktadır.

<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

Yerçekimi, insan hücresi fonksiyonunun, proliferasyonun, sitoiskelet mimarisinin ve oryantasyonunun temel belirleyicilerinden biridir. Döner biyoreaktör sistemleri (RCCS'ler), uzayda meydana gelen yerçekimi kaybını taklit eder ve bunun yerine kültürlenmiş hücrelerin veya dokuların sürekli rotasyonu yoluyla bir mikro yerçekimi ortamı sağlar. Bu RCCS'ler, kesintisiz bir besin kaynağı, büyüme ve transkripsiyon faktörleri ve oksijen sağlar ve hareketsiz 2D (iki boyutlu) hücre veya organ kültürü kaplarındaki yerçekimi kuvvetlerinin bazı eksikliklerini giderir. Bu çalışmada RCCS'leri servikal loop hücreleri ve dental pulpa hücrelerini ameloblast haline getirmek, periodontal progenitör/iskele etkileşimlerini karakterize etmek ve inflamasyonun akciğer alveolleri üzerindeki etkisini belirlemek için birlikte kültürlemek için kullandık. RCCS ortamları, ameloblast benzeri hücrelerin büyümesini kolaylaştırdı, iskele kaplamalarına yanıt olarak periodontal progenitör proliferasyonunu teşvik etti ve enflamatuar değişikliklerin kültürlü akciğer alveolleri üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesine izin verdi. Bu makale, çevresel koşulları, materyalleri ve yol boyunca adımları özetlemekte ve kritik yönleri ve deneysel ayrıntıları vurgulamaktadır. Sonuç olarak, RCCS'ler, in vitro hücrelerin kültürüne ve 3D (üç boyutlu) büyümesine hakim olmak ve klasik 2D kültür ortamlarına uygun olmayan hücresel sistemlerin veya etkileşimlerin incelenmesine izin vermek için yenilikçi araçlardır.

Biyoreaktörün iç odası, hücrelerin çoğalması ve farklılaşması, bir iskeleye bağlanması veya doku benzeri montajlar oluşturmak için toplanması için bir ortam sağlar. Her HARV damarı 10 mL'ye kadar ortam tutar ve her hücrenin hayatta kalmak için mükemmel bir şansa sahip olması için sürekli bir besin dolaşımını kolaylaştırır. Şekil 1A , şırınga portlarının, steril tek elden valflerin takılı olduğu kabın ön plakasına tutturulmasını göstermektedir. ...

Watch this Scientific Journal Video about Propagation of Dental and Respiratory Cells and Organs in Microgravity at JoVE.com

Propagation of Dental and Respiratory Cells and Organs in Microgravity

Bu protokol, mikrogravitedeki ameloblast benzeri hücrelerin kültürü ve 3D büyümesi için, uzun ve polarize şekillerini ve emayeye özgü protein ekspresyonunu korumak için bir yöntem sunar. Periodontal mühendislik yapıları kültürü ve mikro yerçekiminde akciğer organları için kültür koşulları da tanımlanmıştır.

Mikro Yerçekiminde Diş ve Solunum Hücre ve Organlarının Yayılımı

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

Kültürde amelogenin salgılayan ameloblastı uzamış ve polarize etmiştir. Bu aynı zamanda mikro yerçekiminde ameloblast hücrelerinin büyümesi için ilk protokoldür. Kültürdeki ameloblastların büyümesi, emaye alanındaki en büyük zorluklardan biri olmuştur.Ve bizim için, bu biyoreaktör modelini kullanıyor, emaye araştırmalarında bu ayırt edici özelliği ilk kez başardık. Bu model, ameloblast hücrelerinin biyolojisini anlamak için kullanılabilir. Bu model Dr.Mirali Pandya tarafından gösterilecektir.Toplanan dokuyu altı günlük doğum sonrası farelerden diseksiyon mikroskobu ve disseke servikal döngüler altına yerleştirerek başlayın. Steril vanaları şırınga portlarına takarak bir biyoreaktör kurun. Her iki hücreyi, servikal döngüyü ve diş pulpasını biyoreaktöre kaplanmış iskele ile birlikte ekleyin ve biyoreaktör kabını, büyüme faktörleri ve hücre dışı matriks proteinleri ile desteklenmiş 10 mililitre keratinosit SFM ortamı ile doldurun.Biyoreaktör kabının dolum portu kapağını kapatın ve sıkın, ardından steril valfleri açın. Medya değişimi için iki steril üç mililitrelik şırınga kullanın. Bunu yapmak için, bir şırıngayı taze ortamla doldurun ve diğer şırıngayı boş bırakın.Her iki şırınga valfini de açın ve kabarcıkları boş şırınga portuna doğru yavaşça manevra yapın. Tam şırıngadan taze ortam dikkatlice kaba enjekte edildikten sonra, tüm kabarcıkları boş şırınga portundan çıkarın. Şırınga portlarını kapaklarla kapatın.Her bir kabı rotatör tabanına takın. Gücü açın ve hızı dakikada 10,1 dönüşe ayarlayın. İskelelerin askıda olduğundan ve gemi duvarına dokunmadığından emin olmak için hızı ayarlayın.Her 24 saatte bir ortam değişimi için, hücrelerin dibe oturmasını sağlamak için damarları dik yerleştirin. Steril şırıngaları bağlantı noktalarına bağlamak için şırınga bağlantı noktalarını açın. Beslenme tükenmiş ortamın %75'ini aspire edin ve taze ortamı daha önce gösterildiği gibi diğer porttan enjekte edin.Grafen iskelesi ve kollajen iskelesinin makrografları burada gösterilmiştir. Grafen iskelesi paralel bir yüzey kabartma dizisine sahipken, kollajen iskelesi gözenekli yapıyı sergiledi. İskeletize edilmiş bir fare mandibulası diseke edildi ve alt fare kesici dişinin distal en büyük kısmı açığa çıkarıldı.Rezeke edilmiş servikal döngünün kesin konumu, altı günlük doğum sonrası fare kesici dişinde sınırlandırılırken, yetişkin bir iskeletleştirilmiş fare mandibulasındaki benzer bir bölge referans olarak verilmiştir. Hehemimandibles üç mandibuler azı dişinden ve sürekli büyüyen bir kesici dişten oluşurken, servikal döngü hücre nişi mine oluşumu için gerekli olan çeşitli hücre popülasyonunu içeriyordu. Servikal döngü hücrelerinin özel bir mikro ortamda başarılı bir şekilde farklılaşması, bir ucunda çekirdek ve diğer ucunda uzun hücresel süreçler bulunan polarize hücrelerin tipik bir özelliğine sahip ameloblastların oluşumuna neden olmuştur.Büyüme faktörleri ve iskele kaplaması olmadan tek başına ortamdaki hücrelerin kültürü, anahtar emaye proteinlerini salgılayan, ancak uzamayan veya polarize olmayan servikal döngü hücreleri ile sonuçlandı. Galanin kaplı iskele grubu, kaplanmamış iskeleler içeren kontrol grubuna kıyasla önemli ölçüde daha yüksek bir proliferasyon oranı göstermiştir. E15 farelerinden toplanan akciğer dokusu segmentleri, biyoreaktördeki 3D mikro yerçekimi ortamında 10 gün boyunca başarıyla kültürlendi.Kültür ortamına interlökin-6'nın eklenmesi, alveoler morfolojide in vivo görülenlere benzer inflamasyonla ilişkili değişikliklere neden oldu. Giriş bölümünde, emaye ekibinin bir ameloblast hücre kültürü modeli bulmanın ne kadar zor olduğunu anlattım. Şimdi bu zorluğu, iki yöne odaklanan son derece yenilikçi bir prosedür kullanarak ele aldık: sünger kollajen iskelesi ve ayrıca ameloblast hücrelerini ayırt etmek için matrisin kullanılması.Birlikte, bu iki yenilik, 3D kültürde ameloblast benzeri hücrelerin polarizasyonu ve büyümesi ile sonuçlandı. Bu 3D kültürlü hücreler, ameloblast biyolojisini anlamak için harika bir modeldir. Ve bu biyolojiyi anlamak için, elektron mikroskobu, proteomik ve genomik dahil olmak üzere çeşitli teknikler kullanabiliriz.Ameloblastlar fantastik hücrelerdir. Evet, prizmatik diş minesi salgılama yeteneğine sahiptirler. Şimdi, bu biyoreaktör modeli bizi ameloblastların prizmatik diş minesini büyütmek için matrisi nasıl salgıladığını ve apatit minerallerini nasıl salgıladığını anlama konumuna getiriyor.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Use of Human Perivascular Stem Cells for Bone Regeneration

Kemik Rejenerasyon için İnsan perivasküler Kök Hücre kullanın

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

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

Farklı soy İnsan Embriyonik Kök Hücreleri (hESC) Yayılması ve Farklılaşma için 3D Platformu olarak aljinat Mikrokapsül

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

Substrat bağlı Hücrelerinin Mikropipet Aspirasyon Hücre Rijitlik tahmin etmek

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

Transplantation of Induced Pluripotent Stem Cell-derived Mesoangioblast-like Myogenic Progenitors in Mouse Models of Muscle Regeneration

Kas Yenilenmesinin Fare Modellerinde İndüklenmiş Pluripotent Kök Hücre türevi Mezoangioblast benzeri Miyojenik Progenitörlerin Nakli

Patient-derived iPSCs could be an invaluable source of cells for future autologous cell therapy protocols. iPSC-derived myogenic stem/progenitor cells ...

Ordering Single Cells and Single Embryos in 3D Confinement: A New Device for High Content Screening

Tek Hücreleri ve 3D Sınırlaması Tek Embriyolar Sipariş: Yüksek İçerik Tarama için Yeni Bir Cihaz

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

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Elektrospinning Süreci Uyarlama bir Tri-katmanlı için üç Benzersiz ortamlar sağlamak için<em&gt; In Vitro</em&gt; Havayolu Wall Modeli

Electrospinning is a highly adaptable method producing porous 3D fibrous scaffolds that can be exploited in in vitro cell culture. Alterations to ...

Development of a Multicellular Three-dimensional Organotypic Model of the Human Intestinal Mucosa Grown Under Microgravity

İnsan bağırsak mukozasının bir Multisellüler Üç boyutlu Organotipik Modelinin Geliştirilmesi yerçekimi Yetiştirilen

Because cells growing in a three-dimensional (3-D) environment have the potential to bridge many gaps of cell cultivation in 2-D environments (e.g., ...

Interfacing Microfluidics with Microelectrode Arrays for Studying Neuronal Communication and Axonal Signal Propagation

Nöronal iletişim ve aksonal sinyal yayma çalışmak için elektrot dizileri ile ara yüz kullanımını Havacilik

Microelectrode arrays (MEAs) are widely used to study neuronal function in vitro. These devices allow concurrent non-invasive recording/stimulation of ...

Calvarial Model of Bone Augmentation in Rabbit for Assessment of Bone Growth and Neovascularization in Bone Substitution Materials

Kemik İkmal Malzemelerinde Kemik Büyümesi ve Neaskülarizasyonunun Değerlendirilmesi İçin Tavşanda Kemik Büyütmenin Kalvarial Modeli

The basic principle of the rabbit calvarial model is to grow new bone tissue vertically on top of the cortical part of the skull. This model allows ...

In vitro Induction of Human Dental Pulp Stem Cells Toward Pancreatic Lineages

In vitro Induction of Human Dental Pulp Stem Cells Toward Pancreatic Lineages

Tüp bebek pankreas soylarına doğru İnsan Diş Pulpası Kök Hücrelerinin İndüksiyonu

As of 2000, the success of pancreatic islet transplantation using the Edmonton protocol to treat type I diabetes mellitus still faced some obstacles. ...