Translational research for nasal septum cartilage regeneration with chondrocytes derived from differentiated human adipose mesenchymal stem cells

Abstract

Η εργασία αφορά στη μεταφραστική έρευνα ιστοτεχνολογίας και συγκεκριμένα στη δημιουργία ανθρώπινου ρινικού διαφράγματος με τη χρήση ηλεκτρονικά υποβοηθούμενου σχεδιασμού και τρισδιάστατης εκτύπωσης τρισδιάστατου (3D) πορώδους ικριώματος χιτοζάνης/ζελατίνης (CAD/CAM). Το ικρίωμα θα χρησιμοποιηθεί για να αποικιστεί από χρονδροκύτταρα που προκύπτουν από διαφοροποιημένα μεσεγχυματικά κύτταρα ανθρώπου προερχόμενα από λιπώδη ιστό (Adipose Tissue Mesenchymal Stem Cells-AD- MSCs). Η όλη διαδικασία επιτυγχάνεται με τη χρήση βιοαντιδραστήρα.Τα μεσεγχυματικά κύτταρα είναι πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που μπορούν να απομονωθούν από το μυελό των οστώνκαι το λιπώδη ιστό. Τα κύτταρα αυτά έχουν τη δυνατότητα να διαφοροποιούνται, υπό εργαστηριακές συνθήκες, σε οστεοκύτταρα, χονδροκύτταρα, και λιποκύτταρα. Στην παρούσα μελέτη ανθρώπινα μεσεγχυματικά κύτταρα απομονώθηκαν από λιπώδη ιστό και καλλιεργήθηκαν in vitro. Η έκφραση των αντιγόνων επιφανείας CD90, CD73, σε συνδυασμό με την απουσία του μάρτυρα CD45 επιβεβαιώνουν την επιτυχή απομόνωση μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων, με χρήση κυτταρομετρίας ροής. Έπειτα από 21 ημέρες από την επαγωγή στοχευόμενης διαφοροποίησης τα βλαστοκύτταρα διαφοροποιήθηκαν σε χονδροκύτταρα και χαρακτηρίστηκαν ιστολογικά με χρώση κυανού της τολουιδίνης και μοριακά με RTPCR για δείκτες διαφοροποίησης όπως η αγκρεκάνη. Με τη χρήση του τρισδιάστατου εκτυπωτή δημιουργήθηκε υπό κλίμακα ικρίωμα ρινικού χόνδρου από PLA. Η διαδικασία θα ολοκληρωθεί με την εκτύπωση του υπό διερεύνηση υλικού χιτοζάνης/ζελατίνης σε 3D ικρίωμα και αφού εμποτιστεί με χονδροκύτταρα θα μεταφερθεί στον βιοαντιδραστήρα.Mesenchymal stem cells (MSCs) are multipotent cells isolated from various tissues, mainly from the bone marrow and adipose tissue. Their ability to differentiate into osteoblasts, chondrocytes or adipocytes renders them a promising clinical tool for injury repair and tissue regeneration. In the current study, MSCs were isolated from human adipose tissue (hAD-MSCs) and were triggered to differentiate into chondrocytes in vitro. Expression of mesenchymal stem cell markers, such as CD90 and CD73, in combination with the absence of hematopoietic markers, such as CD45, proves via flow cytometry the successful isolation of MSCs. Histologic staining with Toluidine blue and real time PCR analysis for the expression of the chondrogenic marker aggrecan (ACAN) verified the successful chondrogenic differentiation of AD-MSCs. Using Poly Lactic-Acid as scaffolding material, a three-dimensional scaffold with customized architecture, controlled porosity and interconnected porous structure was fabricated using 3D printing. The produced scaffold represents the morphology of the nasal septum cartilage. We aspire, to see this scaffold with the differentiated chondrocytes and culture the complex under the appropriate micoenvironmental conditions of a bioreactor system in order to regenerate a potential cartilage transplant. This in vitro study expands the potentials of human AD-MSCs to be used in clinic for alleviation of cartilage defects and tissue engineering in Greece and worldwide

    Similar works