J Periodontal Res：球体培养增强牙周膜间充质干细胞成骨潜能
2018-10-01 MedSci MedSci原创
据报道，人牙周膜间充质干细胞（hPDLMSCs）负责牙周组织的稳态和再生。虽然hPDLMSCs通常以单层培养，但据报道，单层培养物不如三维培养物如球状体，其通过自组装形成的球形细胞簇。本研究的目的是检测hPDLMSC的球状体的成骨表型，与hPDLMSC的单层培养物在体外和体内进行比较。
据报道，人牙周膜间充质干细胞（hPDLMSCs）负责牙周组织的稳态和再生。虽然hPDLMSCs通常以单层培养，但据报道，单层培养物不如三维培养物如球状体，其通过自组装形成的球形细胞簇。本研究的目的是检测hPDLMSC的球状体的成骨表型，与hPDLMSC的单层培养物在体外和体内进行比较。
方法：使用标记有聚乙二醇的微孔芯片形成球状体。通过流式细胞仪检查hPDLMSC球状体中的间充质干细胞（MSC）标记物。检测实时聚合酶链反应分析以测量单层和球形培养的hPDLMSC中干性标记物和成骨相关基因的表达。免疫荧光分析确认PDLMSC球状体中干性标志物的蛋白质表达。在小鼠颅骨缺损模型中进行结节形成测定，碱性磷酸酶（ALP）活性测定和移植测定以确认hPDLMSC球状体的成骨潜力。为了阐明球形培养物在具有骨诱导培养基（OIM）的hPDLMSC中增强骨生成的机制，检查了靶向分泌的卷曲相关蛋白3（SFRP3）的小干扰RNA（siRNA）测定。通过实时聚合酶链反应和蛋白质印迹分析测量具有OIM的单层和球形培养的hPDLMSC中SFRP3表达的水平。在SFRP3缺陷的hPDLMSC球状体中检查ALP基因表达和ALP活性。
结果：hPDLMSC球状体表达MSC标记物，其与在单层培养物中生长的hPDLMSC相似。但是，与单层培养物中的hPDLMSCs相比，hPDLMSC球体中调节“干性”的转录因子的蛋白质和mRNA表达显着增加。与单层培养的hPDLMSC相比，用OIM生长的球状培养物中hPDLMSC的结节形成显着增加。与单层培养物相比，hPDLMSC球状体中ALP活性和成骨相关基因的表达也显着增强。与单层培养中的hPDLMSC相比，用hPDLMSC球状体处理显着增强了小鼠颅骨缺损模型中的新骨形成。最后，为了阐明球体培养增强用OIM生长的hPDLMSC中ALP活化的机制，使用siRNA测定来操纵SFRP3（Wnt信号传导拮抗剂）的表达。 SFRP3的敲低抑制了在OIM中生长的hPDLMSC中的ALP基因表达；此外，它抑制了球状体培养中的ALP活性。这些数据表明通过SFRP3介导的ALP活化调节hPDLMSC球状体中成骨潜能的增强。
hPDLMSCs的球形培养物可能是再生医学中新颖且有用的工具。
原始出处：
Y. Moritani， et al.Spheroid culture enhances osteogenic potential of periodontal ligament mesenchymal stem cells. Journal of Periodontal Research. 2018 October. Doi：10.1111/jre.12577
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