Chitosan फिल्मों पर मानव Periodontal लिगामेंट सेल स्फीरॉइड्स का गठन
Summary
यहाँ, हम chitosan फिल्मों द्वारा मानव periodontal स्नायु (PDL) सेल अफ़ीरों की रचना के प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। तीन आयामी (3 डी) सेलुलर अफ़ीरॉइड की संस्कृति पारंपरिक ऊतक संस्कृति polystyrene (TCPS) संस्कृति प्रणाली के लिए एक विकल्प प्रदान करता है.
Abstract
Periodontal स्नायु (PDL) कोशिकाओं periodontal ऊतक पुनर्जनन के लिए महान वादा पकड़. परंपरागत रूप से, PDL कोशिकाओं को दो आयामी (2 डी) ऐसे ऊतक संस्कृति polystyrene (TCPS) के रूप में substrates पर सुसंस्कृत हैं. तथापि, इन विट्रो कल्चर के दौरान पीडीएल कोशिकाओं के विशिष्ट परिवर्तन देखे गए हैं। इस घटना शायद है क्योंकि 2 डी TCPS में विवो तीन आयामी (3 डी) microenvironment से अलग है. 2 डी substrates पर सुसंस्कृत कोशिकाओं की तुलना में, एक 3 डी microenvironment में विकसित कोशिकाओं विवो कोशिकाओं में करने के लिए और अधिक समानताएं प्रदर्शित. इसलिए, 3 डी सेल संस्कृति मॉडल पारंपरिक 2 डी monolayer सेल संस्कृति के लिए एक आशाजनक विकल्प प्रदान करते हैं. पारंपरिक PDL सेल संस्कृति मॉडल में सुधार करने के लिए, हम हाल ही में एक 3 डी सेल संस्कृति विधि है, जो chitosan फिल्मों पर PDL कोशिकाओं के गोलिकाइड गठन पर आधारित है विकसित किया है. यहाँ, हम chitosan फिल्मों पर आधारित विस्तृत सेल स्रूपभ संस्कृति प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। PDL सेलुलर spheroids की 3 डी संस्कृति प्रणाली पारंपरिक 2 डी monolayer सेल संस्कृति से संबंधित सीमाओं में से कुछ पर काबू पाने, और इस प्रकार भविष्य periodontal ऊतक पुनर्जनन के लिए एक बढ़ाया चिकित्सीय प्रभावकारिता के साथ PDL कोशिकाओं के उत्पादन के लिए उपयुक्त हो सकता है.
Introduction
Periodontitis, मुख्य रूप से दंत पट्टिका1द्वारा शुरू, periodontal स्नायुबंधन (PDL), कूपिका हड्डी, और सीमेंटम सहित periodontal ऊतकों की क्षति की विशेषता है। periodontitis के लिए वर्तमान उपचार आमतौर पर सक्रिय रोग की प्रगति को रोकने में सफल रहे हैं, लेकिन खो periodontal ऊतकों के पुनर्जनन एक नैदानिक चुनौती बनी हुई है. हाल ही में, वर्तमान उपचार2,3,4की कमियों को दूर करने के लिए periodontal ऊतक पुनर्जनन के लिए सेल आधारित दृष्टिकोण में महत्वपूर्ण प्रगति की गई है.
हमारी पिछली व्यवस्थित समीक्षा से पता चला है कि पी डी एल कोशिकाओं ने पीरियडोंटल पुनर्जनन5के लिए काफी संभावनाएं दिखाईं . परंपरागत रूप से, PDL कोशिकाओं को दो आयामी (2 डी) ऐसे ऊतक संस्कृति polystyrene (TCPS) के रूप में substrates पर सुसंस्कृत हैं. तथापि, इन विट्रो कल्चर6में पीडीएल कोशिकाओं के विशिष्ट परिवर्तन देखे गए हैं। यह घटना शायद इसलिए है क्योंकि 2डी टीसीपीएस विवो त्रि-आयामी (3 डी) माइक्रोएमेंटल7से भिन्न है। 2 डी substrates पर सुसंस्कृत कोशिकाओं की तुलना में, एक 3 डी microenvironment में विकसित कोशिकाओं विवो कोशिकाओं8में करने के लिए और अधिक समानताएं प्रदर्शित करते हैं। इसलिए, 3 डी सेल संस्कृति मॉडल पारंपरिक 2 डी monolayer सेल संस्कृति के लिए एक आशाजनक विकल्प प्रदान करते हैं.
पारंपरिक 3 डी संस्कृति विधि 3 डी biomaterials में कोशिकाओं encapsulating है. 3 डी biomaterials में encapsulated कोशिकाओं के साथ तुलना में, सेलुलर गोलाभ अधिक बारीकी से vivo स्थिति में नकल क्योंकि गोलोइड विदेशी सामग्री से मुक्त बढ़ कोशिकाओं के समुच्चय हैं9,10,11, 12यह बताया गया है कि कोशिकीय गोलभों ने फाइब्रोनेक्टिन और लेमिनिन13सहित अतिरिक्त कोशिकीय मैट्रिक्स (ईसीएम) घटकों के परिरक्षण के माध्यम से एमएससी जैव क्रियाकलापों को बढ़ावा दिया . पारंपरिक PDL सेल संस्कृति मॉडल में सुधार करने के लिए, हम हाल ही में एक 3 डी PDL सेल संस्कृति विधि है, जो chitosan फिल्मों14पर PDL कोशिकाओं के गोलिकांध गठन पर आधारित है विकसित किया है. स्फीरॉइड गठन ने पीडीएल कोशिकाओं14की आत्म-नवीकरण और अस्थिजन्य विभेद क्षमता में वृद्धि की। यहाँ, हम chitosan फिल्मों पर आधारित विस्तृत PDL सेल स्रूपभ संस्कृति प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं. PDL सेलुलर spheroids की 3 डी संस्कृति प्रणाली पारंपरिक TCPS सेल संस्कृति से संबंधित कमियों में से कुछ पर काबू पाने, और इस प्रकार भविष्य periodontal ऊतक पुनर्जनन के लिए एक बढ़ाया चिकित्सीय प्रभावकारिता के साथ PDL कोशिकाओं के उत्पादन के लिए उपयुक्त हो सकता है.
Protocol
Representative Results
Discussion
वर्तमान अध्ययन एक 3 डी सेल संस्कृति प्रणाली शुरू की पारंपरिक 2 डी monolayer सेल संस्कृति से संबंधित कुछ सीमाओं को दूर करने के लिए. प्रोटोकॉल के अनुसार, PDL सेलुलर गोलोइड सफलतापूर्वक chitosan फिल्मों पर कोशिकाओं culturing द…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह अध्ययन चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (एनएसएफसी 81700978), केंद्रीय विश्वविद्यालयों के लिए मौलिक अनुसंधान कोष (1504219050), शंघाई के प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (17$R1432800) और शंघाई चिकित्सा अन्वेषण परियोजना ( 17411972600).
Materials
| α-MEM | Gibco | 11900-073 | |
| acetic acid | Sigma-Aldrich | 64197 | |
| Cell culture flask 25 cm2 | Corning | 430639 | |
| Cell culture flask 75 cm2 | Corning | 430641 | |
| Chitosan | Heppe Medical Chitosan GmbH | / | molecular weight 500 kDa, degree of deacetylation 85% |
| FCS | Gibco | 26140-079 | |
| Live/Dead Viability/Cytotoxicity Kit | Molecular Probes | L3224 | |
| NaOH | Sigma-Aldrich | 1310732 | |
| PBS | KeyGen Biotech | KGB5001 | |
| pen/strep | Gibco | 15140-122 | |
| Trypsin/EDTA | KeyGen Biotech | KGM25200 | |
| 15 mL conical centrifuge tube | Corning | 430790 | |
| 24-well plate | Corning | 3524 |
Referências
- Albandar, J. M. Epidemiology and risk factors of periodontal diseases. Dental Clinics of North America. 49 (3), 517-532 (2005).
- Bartold, P. M., McCulloch, C. A., Narayanan, A. S., Pitaru, S. Tissue engineering: a new paradigm for periodontal regeneration based on molecular and cell biology. Periodontology 2000. 24, 253-269 (2000).
- Chen, F. M., Jin, Y. Periodontal tissue engineering and regeneration: current approaches and expanding opportunities. Tissue Engineering Part B Review. 16 (2), 219-255 (2010).
- Yu, N., et al. Enhanced periodontal tissue regeneration by periodontal cell implantation. Journal of Clinical Periodontology. 40 (7), 698-706 (2013).
- Yan, X. Z., Yang, F., Jansen, J. A., de Vries, R. B., van den Beucken, J. J. Cell-Based Approaches in Periodontal Regeneration: A Systematic Review and Meta-Analysis of Periodontal Defect Models in Animal Experimental Work. Tissue Engineering Part B Review. 21 (5), 411-426 (2015).
- Itaya, T., et al. Characteristic changes of periodontal ligament-derived cells during passage. Journal of Periodontal Research. 44 (4), 425-433 (2009).
- Zhang, J., Li, B., Wang, J. H. The role of engineered tendon matrix in the stemness of tendon stem cells in vitro and the promotion of tendon-like tissue formation in vivo. Biomaterials. 32 (29), 6972-6981 (2011).
- Elliott, N. T., Yuan, F. A review of three-dimensional in vitro tissue models for drug discovery and transport studies. Journal of Pharmaceutical Sciences. 100 (1), 59-74 (2011).
- Fennema, E., Rivron, N., Rouwkema, J., van Blitterswijk, C., de Boer, J. Spheroid culture as a tool for creating 3D complex tissues. Trends in Biotechnology. 31 (2), 108-115 (2013).
- Cheng, N. C., Wang, S., Young, T. H. The influence of spheroid formation of human adipose-derived stem cells on chitosan films on stemness and differentiation capabilities. Biomaterials. 33 (6), 1748-1758 (2012).
- Yeh, Y. C., et al. Cardiac repair with injectable cell sheet fragments of human amniotic fluid stem cells in an immune-suppressed rat model. Biomaterials. 31 (25), 6444-6453 (2010).
- Kabiri, M., et al. 3D mesenchymal stem/stromal cell osteogenesis and autocrine signalling. Biochemical and Biophysical Research Communications. 419 (2), 142-147 (2012).
- Lee, J. H., Han, Y. S., Lee, S. H. Long-Duration Three-Dimensional Spheroid Culture Promotes Angiogenic. Activities of Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells. Biomolecules & therapeutics. 24 (3), 260-267 (2016).
- Yan, X. Z., van den Beucken, J., Yuan, C., Jansen, J. A., Yang, F. Spheroid formation and stemness preservation of human periodontal ligament cells on chitosan films. Oral Diseases. 24 (6), 1083-1092 (2018).
- Meli, L., Jordan, E. T., Clark, D. S., Linhardt, R. J., Dordick, J. S. Influence of a three-dimensional, microarray environment on human Cell culture in drug screening systems. Biomaterials. , (2012).
- LaRue, K. E., Khalil, M., Freyer, J. P. Microenvironmental regulation of proliferation in multicellular spheroids is mediated through differential expression of cyclin-dependent kinase inhibitors. Pesquisa do Câncer. 64 (5), 1621-1631 (2004).
- Tsai, A. C., Liu, Y., Yuan, X., Ma, T. Compaction, fusion, and functional activation of three-dimensional human mesenchymal stem cell aggregate. Tissue Engineering Part A. 21 (9-10), 1705-1719 (2015).
- Cesarz, Z., Tamama, K. Spheroid Culture of Mesenchymal Stem Cells. Stem Cells International. 2016, 9176357 (2016).
- Tong, J. Z., Sarrazin, S., Cassio, D., Gauthier, F., Alvarez, F. Application of spheroid culture to human hepatocytes and maintenance of their differentiation. Biology of the Cell. 81 (1), 77-81 (1994).
- Lee, W. Y., et al. The use of injectable spherically symmetric cell aggregates self-assembled in a thermo-responsive hydrogel for enhanced cell transplantation. Biomaterials. 30 (29), 5505-5513 (2009).
- Frith, J. E., Thomson, B., Genever, P. G. Dynamic three-dimensional culture methods enhance mesenchymal stem cell properties and increase therapeutic potential. Tissue Engineering Part C Methods. 16 (4), 735-749 (2010).
- Wang, W., et al. 3D spheroid culture system on micropatterned substrates for improved differentiation efficiency of multipotent mesenchymal stem cells. Biomaterials. 30 (14), 2705-2715 (2009).
- Miyagawa, Y., et al. A microfabricated scaffold induces the spheroid formation of human bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells and promotes efficient adipogenic differentiation. Tissue Engineering Part A. 17 (3-4), 513-521 (2011).
- Bartosh, T. J., et al. Aggregation of human mesenchymal stromal cells (MSCs) into 3D spheroids enhances their antiinflammatory properties. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (31), 13724-13729 (2010).
- Baraniak, P. R., McDevitt, T. C. Scaffold-free culture of mesenchymal stem cell spheroids in suspension preserves multilineage potential. Cell and Tissue Research. 347 (3), 701-711 (2012).
- Rabea, E. I., Badawy, M. E., Stevens, C. V., Smagghe, G., Steurbaut, W. Chitosan as antimicrobial agent: applications and mode of action. Biomacromolecules. 4 (6), 1457-1465 (2003).
