Изготовление подмостей Decellularized хряща производные матрица
Summary
Decellularized хряща производные леса может использоваться как леска для восстановления хряща руководство и средства для регенерации ткани остеохондральные. Этот документ описывает процесс decellularization в деталях и предоставляет предложения использовать эти леса в настройках в пробирке.
Abstract
Остеохондральные дефекты отсутствие достаточного потенциала внутреннего ремонта для регенерации функционально звук костной и хрящевой ткани. В этой степени хряща исследования были направлены на развитие регенеративные подмостей. Эта статья описывает развитие лесов, которые полностью являются производными от природных хряща внеклеточного матрикса, приходя от лошадиного донора. Потенциальные приложения подмостей включают производство аллотрансплантация тканей для ремонта хряща, выступающей в качестве лески для ткани остеохондральные инженерии и предоставление в пробирке модели для изучения формирования тканей. Decellularizing ткани, клеток донора будут удалены, но многие из натуральных биоактивных подсказки, мысли будет сохранена. Главное преимущество использования такого природного леса по сравнению с синтетическим леску является для регенерации тканей остеохондральные диска без дальнейших функционализации полимеров. Подмости хряща производные матрица может использоваться для регенерации костной и хрящевой ткани в настройках и в естественных условиях, так и in vitro.
Introduction
Дефектов суставного хряща в колене, вызванные травматического события может привести к дискомфорту и прежде всего, могут иметь большое влияние на жизнь молодых и активного населения1,2,3. Кроме того повреждение хряща в молодом возрасте может привести к более быстрым началом остеоартрита позднее в жизни4. В настоящее время только бабло терапия для обобщенных Артроз коленного сустава является эндопротезирование хирургия. Как гипоклеточные, aneural и аваскулярный ткани хряща, его регенеративные способности крайне ограничена. Таким образом регенеративной медицины подходы стремились после помощи и стимулировать регенеративные способности родной ткани. Для этой цели подмости разработаны и используются как либо клетки перевозчика или индуктивный материал, который подстрекает к дифференциации и регенерации тканей родной клетки тела5.
Decellularized леса были широко изучены в регенеративной медицине6. Она имела некоторый успех, например, в пособничестве регенерации кожи7, брюшной структуры8и9сухожилий. Преимущество использования decellularized лесов является их естественного происхождения и их способность сохранить биологически активные сигналы, которые привлекают и побудить клеточная дифференцировка в соответствующие линии, необходимые для ткани ремонт6,10. Кроме того поскольку внеклеточного матрикса (ECM) является естественным биоматериала и decellularization предотвращает потенциальных иммунный ответ, удаляя содержимое сотовой или генетические, вопросы, касающиеся биосовместимость и способность к биологическому разложению преодолеваются.
Подмости хряща производные матрица (МЧР) показали большую хондрогенном потенциал в пробирке эксперименты, когда семенами с Мезенхимальные стромальные клетки11. Кроме того эти леса показали потенциал для формы костной ткани через endochondral окостенение на внематочная мест в в естественных условиях настройки12. Как руководство МЧР подмостей формирования обеих костей и хрящевой ткани, эти леса могут иметь потенциал для ремонта дефектов остеохондральные помимо хрящевой ткани.
Эта статья описывает протокол адаптированный Ян 13 et al. (2010) для производства decellularized МЧР подмости от лошадей задушить хряща. Эти леса богаты, коллаген типа II и лишенный клетки и не содержат каких-либо гликозаминогликанов (GAGs) после decellularization. В vitro и in vivo эксперименты по ремонту дефектов хондральные (Остео) может проводиться с использованием этих лесов.
Protocol
Representative Results
Discussion
ECM суставного хряща, очень плотные и очень устойчивы к различных ферментных методов лечения. Многоступенчатые decellularization протокол, описанные в этой статье рассматривается такое сопротивление и успешно создает decellularized матрицы. Для достижения этого, этот процесс охватывает в течение нес?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы хотели бы признать W. загрузки для помощи в производстве подмостей. K.E.M. Трубогибы поддерживается Alexandre Suerman обладательница от Медицинский центр университета. Р. Левато и J. Malda поддерживаются Голландский фонд артрит (грантовые соглашения CO-14-1-001 и ТОО-12, соответственно).
Materials
| Cadaveric joint | This can be obtained as rest material from the local butcher or veterinary center. | ||
| Sterile phosphate-buffered saline (PBS) | |||
| Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140 | |
| Amphotericin B | Thermo Fischer Scientific | 15290026 | |
| Liquid nitrogen | |||
| Trypsin-EDTA (0.25%), phenol red | Thermo Fischer Scientific | 25200072 | |
| Tris-HCl pH 7.5 | |||
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Ribonuclease A from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | R6513 | |
| Triton X-100 (octoxynol-1) | Sigma-Aldrich | X100 | |
| Papain | Sigma-Aldrich | P3125 | |
| Trisodium citrate dihydrate | Sigma-Aldrich | S4641 | |
| Alginate | Sigma-Aldrich | 180947 | |
| Formalin | |||
| CaCl2 | |||
| Ethanol | |||
| Xylene | |||
| Paraffin | |||
| Ethylene oxide sterilization | Synergy Health, Venlo, the Netherlands | ||
| Multipotent Stromal cells/chondrocytes from equine donors | MSCs and chondrocytes can be isolated from donor joints that are rest material, coming from the local butcher or veterinary center. | ||
| MEM alpha | Thermo Fischer Scientific | 22561 | |
| L-ascorbic acid 2-phosphate | Sigma-Aldrich | A8960 | |
| DMEM | Thermo Fischer Scientific | 41965 | |
| Heat inactivated bovine serum albumin | Sigma-Aldrich | 10735086001 | |
| Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) | R & D Systems | 233-FB | |
| DNA quantification kit (Quant-iT PicoGreen dsDNA Reagent) | Thermo Fischer Scientific | P7581 | |
| 1,9-Dimethyl-Methylene Blue zinc chloride double salt | Sigma-Aldrich | 341088 | |
| Freeze-dryer | SALMENKIPP | ALPHA 1-2 LD plus | |
| Analytical mill | IKA | A 11 basic | |
| mortar/pestle | Haldenwanger 55/0A | ||
| Roller plate | CAT | RM5 | |
| Centrifuge (for 50 mL tubes) | Eppendorf | 5810R | |
| Capsule (cylindric mold) | TAAB | 8 mm flat | |
| Superlight S UV | Lumatec | 2001AV | |
| Incubator | |||
| Microtome | |||
| Sieve (mesh size 0.71 mm) | VWR | 34111229 | |
| Scalpel | |||
| Scalpel holder | |||
| Small laddle |
References
- Dunlop, D. D., et al. Risk factors for functional decline in older adults with arthritis. Arthritis and rheumatism. 52 (4), 1274-1282 (2005).
- Fitzpatrick, K., Tokish, J. M. A military perspective to articular cartilage defects. The journal of knee surgery. 24 (3), 159-166 (2011).
- Flanigan, D. C., Harris, J. D., Trinh, T. Q., Siston, R. A., Brophy, R. H. Prevalence of chondral defects in athletes’ knees: a systematic review. Medicine and science in sports and exercise. 42 (10), 1795-1801 (2010).
- Martel-Pelletier, J., Boileau, C., Pelletier, J. P., Roughley, P. J. Cartilage in normal and osteoarthritis conditions. Best practice & research. Clinical rheumatology. 22 (2), 351-384 (2008).
- Vinatier, C., et al. Cartilage tissue engineering: towards a biomaterial-assisted mesenchymal stem cell therapy. Current stem cell research & therapy. 4 (4), 318-329 (2009).
- Taylor, D. A., Sampaio, L. C., Ferdous, Z., Gobin, A. S., Taite, L. J. Decellularized matrices in regenerative medicine. Acta biomaterialia. 74, 74-89 (2018).
- Vashi, C. Clinical Outcomes for Breast Cancer Patients Undergoing Mastectomy and Reconstruction with Use of DermACELL, a Sterile, Room Temperature Acellular Dermal Matrix. Plastic Surgery International. 2014 (704323), 1-7 (2014).
- Satterwhite, T. S., et al. Abdominal wall reconstruction with dual layer cross-linked porcine dermal xenograft: the "Pork Sandwich" herniorraphy. Journal of plastic, reconstructive & aesthetic surgery : JPRAS. 65 (3), 333-341 (2012).
- Martinello, T., et al. Successful recellularization of human tendon scaffolds using adipose-derived mesenchymal stem cells and collagen gel. Journal of tissue engineering and regenerative medicine. 8 (8), 612-619 (2014).
- Benders, K. E., et al. Extracellular matrix scaffolds for cartilage and bone regeneration. Trends in biotechnology. 31 (3), 169-176 (2013).
- Benders, K. E., et al. Multipotent Stromal Cells Outperform Chondrocytes on Cartilage-Derived Matrix Scaffolds. Cartilage. 5 (4), 221-230 (2014).
- Gawlitta, D., et al. Decellularized cartilage-derived matrix as substrate for endochondral bone regeneration. Tissue engineering. Part A. 21 (3-4), 694-703 (2015).
- Yang, Z., et al. Fabrication and repair of cartilage defects with a novel acellular cartilage matrix scaffold. Tissue engineering. Part C, Methods. 16 (5), 865-876 (2010).
- Pittenger, M. F., et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 284 (5411), 143-147 (1999).
- Meyer, S. R., et al. Decellularization reduces the immune response to aortic valve allografts in the rat. The Journal of thoracic and cardiovascular surgery. 130 (2), 469-476 (2005).
- Brown, B. N., Valentin, J. E., Stewart-Akers, A. M., McCabe, G. P., Badylak, S. F. Macrophage phenotype and remodeling outcomes in response to biologic scaffolds with and without a cellular component. Biomaterials. 30 (8), 1482-1491 (2009).
- Keane, T. J., Londono, R., Turner, N. J., Badylak, S. F. Consequences of ineffective decellularization of biologic scaffolds on the host response. Biomaterials. 33 (6), 1771-1781 (2012).
- Crapo, P. M., Gilbert, T. W., Badylak, S. F. An overview of tissue and whole organ decellularization. Biomaterials. 32 (12), 3233-3243 (2011).
- Malda, J., et al. Of mice, men and elephants: the relation between articular cartilage thickness and body mass. PloS One. 8 (2), e57683 (2013).
- Malda, J., et al. Comparative study of depth-dependent characteristics of equine and human osteochondral tissue from the medial and lateral femoral condyles. Osteoarthritis and Cartilage. 20 (10), 1147-1151 (2012).
- Londono, R., Badylak, S. F. Biologic scaffolds for regenerative medicine: mechanisms of in vivo remodeling. Annals of biomedical engineering. 43 (3), 577-592 (2015).
- Gilbert, T. W. Strategies for tissue and organ decellularization. Journal of cellular biochemistry. 113 (7), 2217-2222 (2012).
