با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن فیزیولوژی و فارماکولوژی ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم جانوری و زیست‌شناسی دریا، دانشکده ‏علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، ‏تهران، ایران‏

2 گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم پایه، مؤسسه ‏آموزش‌عالی غیرانتفاعی آل طه، تهران، ایران‏

3 پژوهشگاه رویان، پژوهشکده زیست‌شناسی و ‏فناوری سلول‌های بنیادی جهاد دانشگاهی، مرکز ‏تحقیقات علـوم سـلولی، گـروه فنـاوری نـانو و‎ ‎زیست مواد، تهران، ایران

10.30473/eab.2024.70348.1937

چکیده

استخوان سخت‌ترین و یکی از مهم‌ترین بافت‌های بدن است. در صورت وقوع آسیب‌های استخوانی، درمان‌های فعلی باعث ترمیم و بازسازی کامل استخوان نمی‌شوند. به همین دلیل استراتژی‌های مهندسی بافت مبتنی بر سلول و به‌ویژه (Mesenchymal Stem Cells: MSCs) موردتوجه قرار گرفته است. یکی از این بسترها، هیدروژل‌های مشتق‌شده از بافت سلول‌زدایی‌شده هستند. در این پروژه، از هیدروژل مشتق‌شده از ماهیچه اسکلتی به نام میوژل (Myogel) استفاده شد. در این مطالعه تأثیر میوژل بر زنده‌مانی (روش MTT)، تکثیر (ترسیم منحنی رشد و محاسبه زمان دو برابرشدن جمعیت سلولی)، پروفایل چرخه سلولی (روش فلوسایتومتری) و مهاجرت سلول‌ها (روش ایجاد خراش) موردبررسی قرار گرفت. نتایج MTT نشان داد، زنده‌مانی MSCs در بستر میوژل با غلظت‌ 2/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از زنده‌مانی MSCs در بستر ژلاتین با غلظت‌ 1/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر بیش‌تر و زنده‌مانی MSCs بستر ژلاتین از زنده‌مانی MSCs مربوط به کنترل بیش‌تر بود. بستر میوژل، تکثیر و مهاجرت سلول‌ها را افزایش و زمان دو برابرشدن جمعیت MSCs را کاهش داد. بررسی پروفایل چرخه سلولی نشان داد، درصد بالایی از سلول‌های کشت‌شده بر روی میوژل در مرحله G1 و S چرخه‌ی سلولی بودند که نشان‌دهنده افزایش سرعت تقسیم سلول‌ها توسط ژلاتین و در درجه بعد میوژل می‌باشد. بنابراین میوژل می‌تواند به‌عنوان بستری مناسب در مهندسی بافت مورداستفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

Agmon, G., & Christman, K. L. (2016). Controlling stem cell behavior with decellularized extracellular matrix scaffolds. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 20(4), 193-201.
Ahmadi, B. M., Noori, A., Ashtiani, M. K., Rajabi, S., & Talkhabi, M. (2023). 5-Azacytidine incorporated skeletal muscle-derived hydrogel promotes rat skeletal muscle regeneration. Cells & Development, 173, 203826.
Caplan, A. (2009). Why are MSCs therapeutic? New data: new insight. The Journal of Pathology: A Journal of the Pathological Society of Great Britain and Ireland, 217(2), 318-324.
Chen, X. D., Dusevich, V., Feng, J. Q., Manolagas, S. C., & Jilka, R. L. (2007). Extracellular matrix made by bone marrow cells facilitates expansion of marrow‐derived mesenchymal progenitor cells and prevents their differentiation into osteoblasts. Journal of bone and mineral research, 22(12), 1943-1956.
DeQuach, J. A., Mezzano, V., Miglani, A., Lange, S., Keller, G. M., Sheikh, F., & Christman, K. L. (2010). Simple and high yielding method for preparing tissue specific extracellular matrix coatings for cell culture. PloS one, 5(9), e13039.
Ding, D.-C., Shyu, W.-C., & Lin, S.-Z. (2011). Mesenchymal stem cells. Cell transplantation, 20(1), 5-14.
Dominici, M., Le Blanc, K., Mueller, I., Slaper-Cortenbach, I., Marini, F., Krause, D., Deans, R., Keating, A., Prockop, D., & Horwitz, E. (2006). Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy, 8(4), 315-317.
Duan, Y., Liu, Z., O’Neill, J., Wan, L. Q., Freytes, D. O., & Vunjak-Novakovic, G. (2011). Hybrid gel composed of native heart matrix and collagen induces cardiac differentiation of human embryonic stem cells without supplemental growth factors. Journal of cardiovascular translational research, 4, 605-615.
Fuoco, C., Sangalli, E., Vono, R., Testa, S., Sacchetti, B., Latronico, M. V., Bernardini, S., Madeddu, P., Cesareni, G., & Seliktar, D. (2014). 3D hydrogel environment rejuvenates aged pericytes for skeletal muscle tissue engineering. Frontiers in physiology, 5, 92444.
Ghiyasvand, F., Arabzadeh, S., & Talkhabi, M. (2023). Investigating the Effect of Ascorbic Acid on the Viability of‎ Mesenchymal‎ Stem Cell Cultured on the Skeletal Muscle‎ Decellularized Scaffold. Experimental animal Biology, 12(1), 57-66.
Guilak, F., Cohen, D. M., Estes, B. T., Gimble, J. M., Liedtke, W., & Chen, C. S. (2009). Control of stem cell fate by physical interactions with the extracellular matrix. Cell stem cell, 5(1), 17-26.
Huang, S., Xu, L., Sun, Y., Wu, T., Wang, K., & Li, G. (2015). An improved protocol for isolation and culture of mesenchymal stem cells from mouse bone marrow. Journal of orthopaedic translation, 3(1), 26-33.
Jensen, T., Roszell, B., Zang, F., Girard, E., Matson, A., Thrall, R., Jaworski, D. M., Hatton, C., Weiss, D. J., & Finck, C. (2012). A rapid lung de-cellularization protocol supports embryonic stem cell differentiation in vitro and following implantation. Tissue Engineering Part C: Methods, 18(8), 632-646.
Khanban, H., Fattahi, E., & Talkhabi, M. (2019). In vivo administration of G9a inhibitor A366 decreases osteogenic potential of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Excli journal, 18, 300.
Lee, H., Ju, Y. M., Kim, I., Elsangeedy, E., Lee, J. H., Yoo, J. J., Atala, A., & Lee, S. J. (2020). A novel decellularized skeletal muscle-derived ECM scaffolding system for in situ muscle regeneration. Methods, 171, 77-85.
Lee, W., Lee, V., Polio, S., Keegan, P., Lee, J. H., Fischer, K., Park, J. K., & Yoo, S. S. (2010). On‐demand three‐dimensional freeform fabrication of multi‐layered hydrogel scaffold with fluidic channels. Biotechnology and bioengineering, 105(6), 1178-1186.
Lin, H., Yang, G., Tan, J., & Tuan, R. S. (2012). Influence of decellularized matrix derived from human mesenchymal stem cells on their proliferation, migration and multi-lineage differentiation potential. Biomaterials, 33(18), 4480-4489.
Ohishi, M., & Schipani, E. (2010). Bone marrow mesenchymal stem cells. Journal of cellular biochemistry, 109(2), 277-282.
Porter, J. R., Ruckh, T. T., & Popat, K. C. (2009). Bone tissue engineering: a review in bone biomimetics and drug delivery strategies. Biotechnology progress, 25(6), 1539-1560.
Rather, H. A., Jhala, D., & Vasita, R. (2019). Dual functional approaches for osteogenesis coupled angiogenesis in bone tissue engineering. Materials Science and Engineering: C, 103, 109761.
Re, F., Sartore, L., Moulisova, V., Cantini, M., Almici, C., Bianchetti, A., Chinello, C., Dey, K., Agnelli, S., & Manferdini, C. (2019). 3D gelatin-chitosan hybrid hydrogels combined with human platelet lysate highly support human mesenchymal stem cell proliferation and osteogenic differentiation. Journal of tissue engineering, 10, 2041731419845852.
Wang, S., Qu, X., & Zhao, R. C. (2012). Clinical applications of mesenchymal stem cells. Journal of hematology & oncology, 5(1), 1-9.
Xiong, X., Yang, X., Dai, H., Feng, G., Zhang, Y., Zhou, J., & Zhou, W. (2019). Extracellular matrix derived from human urine-derived stem cells enhances the expansion, adhesion, spreading, and differentiation of human periodontal ligament stem cells. Stem cell research & therapy, 10(1), 1-16.
Xuan, Z., Peng, Q., Larsen, T., Gurevich, L., de Claville Christiansen, J., Zachar, V., & Pennisi, C. P. (2023). Tailoring hydrogel composition and stiffness to control smooth muscle cell differentiation in bioprinted constructs. Tissue engineering and regenerative medicine, 20(2), 199-212.
Zhang, Y., He, Y., Bharadwaj, S., Hammam, N., Carnagey, K., Myers, R., Atala, A., & Van Dyke, M. (2009). Tissue-specific extracellular matrix coatings for the promotion of cell proliferation and maintenance of cell phenotype. Biomaterials, 30(23-24), 4021-4028.
Zhang, Z., Luo, X., Xu, H., Wang, L., Jin, X., Chen, R., Ren, X., Lu, Y., Fu, M., & Huang, Y. (2015). Bone marrow stromal cell‐derived extracellular matrix promotes osteogenesis of adipose‐derived stem cells. Cell biology international, 39(3), 291-299.
Zhu, J., & Marchant, R. E. (2011). Design properties of hydrogel tissue-engineering scaffolds. Expert review of medical devices, 8(5), 607-626.