Summary

人間歯槽骨膜から骨膜由来細胞の骨形成促進活性に及ぼすビタミン D の間葉系幹細胞の分離

Published: May 04, 2018
doi:

Summary

ビタミン C (ビタミン C)、1, 25-ジヒドロキシ ビタミン D [1,25-(OH)2D3] による骨膜由来細胞 (Pdc) の mRNA 発現バイオ マーカーを調査するためのプロトコルを提案します。また、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞に分化する Pdc の能力を評価します。

Abstract

間葉系幹細胞 (MSCs) は、さまざまな組織に存在しており、骨芽細胞を含む、多くの種類の細胞に分化することができます。MSCs の歯ソース、骨膜は簡単にアクセスできる組織、形成層に MSCs を識別されています。ただし、このソースないまだ広く研究されています。

ビタミン D3と 1,25-(OH)2D3 の in vitro分化 MSCs の骨芽細胞を刺激するために実証されています。さらに、ビタミン C は、コラーゲン形成、骨細胞の成長を促進します。ただし、研究はまだ MSCs に及ぼすビタミン D3とビタミン C を検討しています。

ここで、ひと歯槽骨膜から MSCs を分離する方法を提案する 1,25-(OH)2D3可能性がありますこれらの細胞の骨効果を発揮するという仮説を調べると。また人間の歯槽骨膜で MSCs の有無を調査し、幹細胞の接着・増殖を評価します。評価するためにビタミン C (コントロール) としての能力と 1,25-(OH)2D3 (1010、109108、107 M) の濃度を変更するキーの mRNA のバイオ マーカーアルカリホスファターゼ (ALP) の分離の MSCs mRNA 発現骨シアロタンパク質 (BSP)、コア結合因子 α-1 (CBFA1) コラーゲン-1、オステオカルシン (OCN) は、リアルタイムのポリメラーゼの連鎖反応 (RT-PCR) を使用して測定されます。

Introduction

多数の関連する技術は、近年開発されている、骨の再建のまま複数の制約によって制限され、必要な再構築の範囲はしばしば不可能を推定します。硬組織増強が有利な長期的な成功率に加えて機能と審美性の目標を達成するために必要です。自家および同種骨移植術、xenografting、および alloplastic 骨移植、そのようなプロシージャのために一般的に使用されるメソッドが含まれます。各種骨移植の中では、自家骨移植が最も効果的なと見なされます。しかし、ドナー サイト罹患率、危険にさらされた血管と組織の限られた可用性1自家骨移植のための主要な欠点をされています。さらに、同種骨移植、異種移植片は病気の感染に関連付けられています。現在、人工骨移植、広くこれらの問題を解決する使用されます。ただし、骨の可能性の欠如と臨床転帰は広く変わることが。セルロースなどの材料、量の変動、感染症、強度の不足と関連付けられます。

組織工学による骨増生は、かなりの関心を生成しています。この手法は、間葉系幹細胞 (MSCs) 最初される骨芽細胞分化を促進するために、骨修復を達成するために骨の損失のサイトに移植します。この手順は、細胞療法に現在適用されます。組織の限られた量を抽出することにより, 顎骨の再建を達成して簡単です低侵襲他の方法と比較しています。

MSCs の歯科再生を目指した細胞ベースの治療のためのツールとしての潜在的な役割は、様々 な研究グループの新たな関心です。MSCs が組織の次の種類から区別することができる研究を確認した: 骨髄、脂肪、滑膜、周皮細胞、骨、ひと臍帯、歯の組織2,3。MSCs の一般的な原因は、歯の組織、脂肪組織、骨髄に含まれます。歯科幹細胞の利点が収穫後に簡単なアクセシビリティと少ない罹患率を脂肪組織、骨髄由来 MSCs と比べると。胚性幹細胞と比べると、歯の組織に由来する MSCs は nonimmunogenic 表示され、複雑な倫理的な問題3に関連付けられていません。

2006 年、細胞療法の国際社会を MSCs を識別するために次の基準を使用してお勧めします: 最初に、MSCs はプラスチックにアタッチできる必要があります。第二に、MSCs は CD105、CD73、CD90 の表面抗原に陽性で造血抗原 CD45 と CD344に加えて B 細胞、マクロファージ、単球のマーカーに否定的な必要があります。最終的な基準として MSCs は細胞の in vitro分化の標準的な条件下での次の 3 種類に区別することがある必要があります: 骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞の4。日には、6 種類歯科幹細胞の分離され特徴します。最初のタイプは、ひと歯髄組織から分離され、生後歯髄幹細胞5と呼ばれます。その後、歯科の MSCs の新たに 3 種類が分離され特徴: 剥離乳歯67歯根や頂乳頭8から幹細胞。最近では、根尖嚢胞 MSCs (hPCy-MSCs)12歯科芽茎 cells(DBSCs)11歯肉組織由来10歯科卵胞由来9も同定されています。

エアフルトは、MSCs13を定義する第 1 だった。MSCs は潜在的な高い増殖を展示し、移植前に区別するために操作することができます再生手順10に適していることを示唆しています。

また骨膜由来細胞 (Pdc)、されているほとんどの研究は、幹細胞の供給源として骨髄を使用して、最近14を使用します。骨膜、骨髄よりもより簡単にアクセスできます。したがって、この手法では、私たちは手術中に追加切開の必要性を除去するために、患者の術後合併症を減らすために歯槽骨膜を使用します。長骨の外のライニングを形成し、2 つの異なるレイヤーで構成されて結合組織である骨膜: 線維芽細胞、コラーゲンや弾性線維の15と直接接触して内部の細胞豊富な形成層から成る外層の線維性骨の表面。形成層を含む混合セル人口16主に線維芽細胞、骨芽細胞17、ペリサイト18、および MSCs19,20,21として識別される重要な個体。における骨髄由来幹細胞 (bMSCs) に優れた骨治癒と再生の22,23,24なかったら Pdc が匹敵する、ほとんどの研究を報告しています。骨膜は簡単にアクセスできる、優れた再生効果を展示します。ただし、いくつかの研究は骨膜25,26,27に焦点を当てています。

骨修復に関する現在の臨床実習には支援足場内増幅骨膜前駆細胞の移植が含まれます。最近の研究は、欠陥のある領域における幹細胞の獲得と組織再生20の前駆細胞を用いた焦点を当てています。歯科医は、歯周治療、歯科インプラント歯周骨再生の将来のアプリケーションも予測します。ドナー サイトに関する骨膜が一般的な歯科医によって簡単に収穫できます。骨膜は、ルーチンの口腔外科手術中にアクセスできるように、これは骨髄間質細胞に対して遜色します。したがって、本研究の目的は、Pdc を収穫するためのプロトコルを確立し、評価形態、添付ファイル、実行可能性、および人間の骨膜幹細胞の増殖です。

ビタミン D 代謝物生体内で骨塩量動的平衡に影響を与えます。1 つの研究は、24R,25-(OH)2D3活性型ビタミン D は人間の MSCs (hMSCs)28の骨芽細胞の分化に不可欠な報告。骨ホメオスタシスと修理は、どの 1,25-(OH) の2D3 (カルシトリ オール) は最も生物学的活性と骨の健康の制御に関連する、ビタミン D3代謝のネットワークによって規制されています。ビタミン D3石灰化29に不可欠です。2 d 旧昆明白いマウスを使用して 1 つの研究では、マウスの胚様体は、ビタミン C とビタミン D のサプリメントが効果的に30ESC 由来の骨芽細胞の分化を促進示されます。その他の生物学的活動の中で 1,25-(OH)2D3は hMSCs アルカリ性ホスファターゼ (ALP) 活性または OCN 遺伝子の増加に基づいて監視できる芽を生体外で分化を刺激します。式です。

ほとんどの研究は、骨ティッシュ エンジニア リングの特定焦点との人間の Pdc でビタミン C と 1,25-(OH) の2D3との組み合わせ治療の用量-反応関係が します。したがって、本研究で我々 は 1,25-(OH)2D3の単一または複合治療の至適濃度と人間の Pdc の骨分化誘導のためのビタミン C を調べます。このプロトコルの目的は歯科歯槽骨膜由来細胞集団に MSC の表現型とこれらの細胞の (体外) 文化の展開し、目的の組織を形成する区別されるかどうかのセルが含まれているかどうかを決定する、します。.また、骨細胞、軟骨細胞、脂肪細胞に分化する Pdc の能力を評価します。研究の 2 番目の部分は、Pdc の骨の活性に及ぼすビタミン C と 1010、109、108、107 M 1,25-(OH)2D3を評価します。本研究の主な目的は ALP 活性と、アルプなど、プロによる骨の遺伝子によって Pdc の骨芽細胞の分化にビタミン C と 1,25-(OH)2D3の機能を評価するために、コラーゲン 1、OCN、BSP、および CBFA1。さらに、本研究は、これらの調査結果に基づいて人間の Pdc の最適な骨の条件を決定します。

Protocol

研究プロトコルは、制度検討委員会の長庚記念病院が承認されました。すべての参加者には、書面によるインフォームド コンセントが用意されています。 1. ティッシュの準備 歯科手術 (図 1) 中に患者から骨膜の組織を収穫します。局所麻酔下フラップ反射後、歯槽骨骨膜区切り31を使用してから骨膜組織の部分を取る。</l…

Representative Results

すべての定量的アッセイ用データは、平均 ± 標準偏差 (SD) として掲載されています。すべての統計解析を行いスチューデントのt-テストします。合計で 34 採取参加者平均年齢 48.1 ± 12.3 y イレブンのこれらのサンプルは男性患者と女性患者から 23 から得られました。臼歯部領域と前方の領域から 6 から 20-8 採取26 は、上顎骨や下顎骨から 8 から得られました。?…

Discussion

最近開発された治療法、すなわち組織の必然的には、工学的には、多数の利点があります。組織のいくつかの種類に含まれる MSCs は、さまざまな機能の中胚葉性組織細胞37に区別することができる多能性細胞、骨芽細胞など他のセルです。

前駆細胞のためのニッチとして骨膜と骨の豊富な血管の供給としてそれは38を包み込みます。34 ?…

Divulgations

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

研究プロトコルは、臨床研究の長庚記念病院 (IRB99 1828B、100 3019 C、99 3814B、102-1619 C、101-4728B、および 103-4223 C) の制度上の審査委員会によって承認されました。本研究は、長庚記念病院 (CMRPG392071、CMRPG3A1141、CMRPG3A1142、および NMRPG3C0151) によって支えられました。この原稿は、ウォレス学術編集することによって編集されました。

Materials

0.25% trypsin-EDTA Gibco 25200-056
2-phospho-L-ascorbic acidtrisodium salt Sigma 49752
35-mm culture dishes Corning 430165
3-isobutyl-1-methylxanthine Sigma I5879
6  well plate Corning 3516
Alkaline phosphatase ABI Hs01029144_m1
Alkaline Phosphatase Activity Colorimetric Assay Kit BioVision K412-500
avian myeloblastosis virus reverse transcriptase Roche 10109118001
CD146 BD 561013
CD19 BD 560994
CD34 BD 560942
CD44 BD 561858
CD45 BD 561088
CD73 BD 561014
CD90 BD 561974
Cell banker1 ZEAOAQ 11888
core binding factor alpha-1 ABI Hs00231692_m1
dexamethasone Sigma D4902
DPBS Gibco 14190250
FBS Gibco 26140-079
GAPDH ABI Hs99999905_m1
HLA-DR BD 562008
indomethacin Sigma I7378
insulin sigma 91077C
insulin–transferrin–selenium-A Sigma I1884
MicroAmp Fast 96 well reaction plate(0.1ml) Life 4346907
MicroAmp optical adhesive film Life 4311971
Minimum Essential Medium 1X Alpha Modification HyClone SH30265.02
Penicillin/Streptomycin Gibco 15140-122
Permeabilization buffer eBioscience 00-8333-56
Sodium pyruvate Gibco 11360070
STRO-1 BioLegend 340103
SYBER Green PCR Master Mix AppliedBiosystems 4309155
TaqMan Master Mix Life 4304437
transforming growth factor-β Sigma T7039 
Trizol reagent (for RNA isolation) Life 15596018
β-glycerophosphate Sigma G9422
collagen-1 Invitrogen forward primer 5' CCTCAAGGGCTCCAACGAG-3
reverse primer 5'-TCAATCACTGTCTTGCCCCA-3'
OCN Invitrogen forward primer 5'-GTGCAGCCTTTGTGTCCAAG-3'
reverse primer 5'-GTCAGCCAACTCGTCACAGT-3'
BSP Invitrogen forward primer 5' AAAGTGAGAACGGGGAACCT-3'
reverse primer 5'-GATGCAAAGCCAGAATGGAT-3'
Commercial ALP primers
Commercial CBFA1 primers

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Citer Cet Article
Wang, Y., Hong, A., Yen, T., Hong, H. Isolation of Mesenchymal Stem Cells from Human Alveolar Periosteum and Effects of Vitamin D on Osteogenic Activity of Periosteum-derived Cells. J. Vis. Exp. (135), e57166, doi:10.3791/57166 (2018).

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