OSTEOGENESIS AND ANGIOGENESIS IN SPHEROIDS FROM HUMAN MULTIPOTENT MESENCHYMAL STROMAL CELLS

Full Text

В настоящее время при создании биоэквивалентов для реконструкции дефектов костной ткани основным фактором, лимитирующим регенерацию, остается недостаток васкуляризации. В настоящее время основным подходом к созданию васкуляризованной ткани является сокультивирование с эндотелиальными прогенитор-ными клетками. При совместном 2D культивировании эндотелиальных прогениторных клеток и остеогенных предшественников - мультипотентных мезенхимных стромальных клеток (ММСК) происходит более ранняя дифференцировка клеток в обоих направлениях. В условиях трехмерной культуры данные процессы остаются малоизученными, тогда как показано, что компактная упаковка клеток внутри сфероида способствует образованию специфического микроокружения и более эффективной остеогенной дифференцировке. Таким образом, целью данного исследования было изучение in vitro взаимодействия в сфероиде ММСК, единовременно дифференцирующихся в ангиогенном и остеогенном направлениях. В данной работе были использованы ММСК, полученные из жировой ткани человека. На 4-ом пассаже клетки переносили на агарозные планшеты в условия 3D культивирования в концентрации 3.3х106 клеток на мл. Было изучено 4 группы сфероидов: 1) контрольная группа, 2) группа с ангиоиндукцией, 3) остеоиндукцией и 4) группа с двойной индукцией. Сфероиды были охарактеризованы с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), иммуноцитохимического анализа (ИЦХ) и ПЦР в реальном времени на 7,14 и 21 сутки 3D культивирования. Результаты СЭМ показали, что все сфероиды в независимости от группы индукции имеют эпителиоподобные клетки на поверхности и стромальные клетки с высоким содержанием внеклеточного матрикса в центральной зоне сфероида. Согласно результатам ИЦХ на 7 сутки 3D культивирования во всех группах, включая контрольную, был синтез маркеров эндотелиальной дифферен-цировки - Flk-1 и CD31 и синтез остеопонтина, остеокальцина - маркеров остеогенеза, что свидетельствует о наличии частичного спонтанного ангио - и остеогенеза. Результаты ИЦХ также показали, что индукция в ан-гиогенном направлении и двойная индукция значительно увеличивают синтез остеопонтина на 7 и 14 сутки, что свидетельствует о том, что ангиогенез может стимулировать ранние этапы остеогенеза. В пользу этого также свидетельствует увеличение экспрессии Osterix - раннего фактора остеогенеза в группе с двойной индукцией. Таким образом, 3D культура из ММСК жировой ткани человека способна к частичному спонтанному ангиогенезу и остеогенезу. Двойная индукция стимулирует диффе-ренцировку клеток сфероида в остеогенном направлении. Это открывает новые перспективы получения васкуляри-зованных биоэквивалентов костной ткани in vitro для эффективного восстановления крупных дефектов кости.

About the authors

D. P Revokatova

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology

Email: revokatova.d@gmail.com

A. A Gorkun

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology; FSBEIFPE “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education” of the Ministry of Healthcare of Russia; Sechenov First Moscow State Medical University

I. M Zurina

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology; FSBEIFPE “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education” of the Ministry of Healthcare of Russia; Sechenov First Moscow State Medical University

D. A Nikishin

Lomonosov Moscow State University; Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences

N. V Kosheleva

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology; Lomonosov Moscow State University

E. E Ustinova

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology

T. D Kolokoltsova

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology; FSBEIFPE “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education” of the Ministry of Healthcare of Russia

I. N Saburina

FSBSI Institute of General Pathology and Pathophysiology; FSBEIFPE “Russian Medical Academy of Continuous Professional Education” of the Ministry of Healthcare of Russia

References

Supplementary files