Porovnání multipotentních mezenchymálních stromálních buněk z lidské tukové tkáně a Whartonova želé pro rekonstrukci měkkých tkání

Abstract

Inženýrství tukové tkáně, založené na aplikaci multipotentních mezenchymálních stromálních buněk (MSC) představuje slibnou strategii pro obnovení defektů měkkých tkání. Vždy musíme určit správný zdroj MSC pro použití při rekonstrukci v inženýrství tukové tkáně. Jedním z kritérií definujících buňky podobné fibroblastům na MSC je schopnost odlišení od adipogenní linie. Účinnost diferenciace v závislosti na zdroji buněčné izolace není však vždy stejná a k nalezení optimálního zdroje MSC jsou nutné srovnávací studie pro rekonstrukce tukové tkáně / měkké tkáně. Cílem studie bylo zhodnotit potenciál MSC odvozený z tukové tkáně (AT) a Whartonova želé (WJ). Zjistili jsme, že účinnost adipogenní diferenciace in vitro je vyšší u MSC odvozených z lidské tukové tkáně, ve srovnání s Whartonovým želé. Posoudili jsme účinek koncentrace glukózy a přítomnost séra v adipogenním diferenciačním médiu a zjistili jsme, že absence glukózy a séra zcela zabránila adipogenezi MSC. Zvýšení koncentrace glukózy zvýšilo hromadění intracelulárních lipidů v AT-MSC, neovlivnilo však adipogenní diferenciaci WJ-MSC. Zjistili jsme, že účinnost tvorby kolonií je vyšší u AT-MSC ve srovnání s WJ-MSC, avšak proliferační aktivita buněk tvořících kolonie byla vyšší v kulturách WJ-MSC. Bylo také prokázáno, že ačkoli aplikace destičkového lyzátu jako doplňku kultivačního média stimulovala buněčnou proliferaci během expanzní fáze, oslabila adipogenní diferenciaci AT-MSC během buněčné diferenciace. Použití lidského sérového albuminu v buněčném diferenciačním médiu podpořilo adipogenezi AT-MSC a může být použito jako náhrada xenogenního séra v klinickém inženýrství tukové tkáně. Zhodnotili jsme také možnost využití zavedených kultivačních a diferenciačních podmínek pro inženýrství tukové tkáně ve 3D kolagenových scaffoldech a potvrdili jsme potenciál použití uzavřeného oscilačního perfuzního bioreaktorového systému. Tato studie tedy poskytuje cenné informace pro další vývoj štěpů vytvořených pomocí tukové tkáně pro aplikace regenerativní medicíny.

Adipose tissue engineering, based on the application of multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) represents a promising strategy to restore soft tissue defects. The source of MSCs for the application in adipose tissue engineering may determine the efficiency of reconstruction strategy. The capacity to differentiate towards adipogenic lineage is one of the criteria defining fibroblast-like cells to MSC. However, the efficiency of the differentiation depending on the source of cell isolation is not determined as a standard and comparative studies are needed to find the optimal source of MSC for adipose / soft tissue reconstruction. The aim of the study was to evaluate the potential of MSCs derived from adipose tissue (AT) and Wharton's jelly (WJ) for adipose tissue engineering and soft tissue reconstruction. We found that the efficiency of adipogenic differentiation in vitro is higher in MSCs derived from human adipose tissue, compared to Wharton's jelly. We assessed the effect of glucose concentration and the presence of serum in the adipogenic differentiation medium and found that the absence of glucose and serum completely prevented the adipogenesis of MSCs. The increase of glucose concentration enhanced the accumulation of intracellular lipids in AT-MSC, however did not affect the adipogenic differentiation of WJ-MSCs. We determined that the colony-forming efficiency is higher in AT-MSCs compared to WJ-MSCs, however the proliferation activity of colony-forming cells was higher in WJ-MSC cultures. It was also detected that although the application of human platelet lysate as a supplement of culture medium stimulated cell proliferation during expansion stage, it attenuated adipogenic differentiation of AT-MSCs during cell differentiation. At the same time, the use of human serum albumin in cell differentiation medium supported the adipogenesis of AT-MSCs and can be used as a replacement of xenogeneic serum in clinical adipose tissue engineering. Finally, we assessed the possibility of using established culture and differentiation conditions for the adipose tissue engineering in 3D collagen scaffolds and confirmed the potential of using closed oscillating perfusion bioreactor system for adipose tissue engineering. Overall, the study provides valuable information for the further development of adipose tissue-engineered grafts for regenerative medicine applications.