Hvordan man dyrker knogleceller på BIOLAMINININSUBSTRATER
Højt udtryk af lamininisoformer i knoglemikromiljøet
Knogleceller, herunder osteocytter, osteoblaster, osteoklaster, osteogene celler (stamceller) og foringsceller, befinder sig i knoglemarven. Der er flere lamininfamilieproteiner, der udtrykkes i det humane knoglemarvsmikromiljø, hvor laminin 411/421 og laminin 511/521 er de hyppigst forekommende isoformer, der syntetiseres af humane stromale celler i knoglemarven. Laminin-isoformerne 111, 331 og 332 udtrykkes også i det humane knoglemarvs-mikromiljø (Siler, 2000). Laminin 332 udtrykkes specifikt omkring primære osteoblaster og osteoblastlignende celler lokaliseret på knogleoverfladen (Uehara, 2017)
LN332 regulerer negativt osteoklastogenese og fremmer osteogen differentiering
En publikation af tyske forskere viser, at laminin 332 fremmer vedhæftning, og sammenlignet med plastik blev osteogen differentiering signifikant øget af laminin 332 (Mittag, 2012). Derudover har laminin 332 (vist sig at hæmme RANKL-induceret osteoklastogenese markant (Uehara, 2017). Undertrykkelsen menes at være medieret gennem lamininbinding til integrinreceptorer α3β1, α6β1 og α6β4 (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminin 332 udtrykkes af primære osteoblaster i kultur, og laminin g2-kæden udtrykkes transient i chondrocytter under udviklingen (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminin 332-ekspression er negativt reguleret af osteoklastogene faktorer, hvilket tyder på, at LN332 er en ny negativ regulator, der kan definere osteoklastogenese spatiotemporalt i knoglevæv (Uehara, 2017). Laminin 332 er også blevet vist at undertrykke den chondrogene differentiering af BM-MSC uden at inducere apoptose eller hæmme cellevækst (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Laminin 332 havde imidlertid ingen effekt på den osteogene differentiering af MSC’er (Hashimoto, 2006). Disse resultater tyder på, at laminin 332 kan bidrage til udviklingen af knoglevæv ved at fremme proliferation og ved at undertrykke den chondrogene differentiering af MSC’er.
Bedste adhæsion, vækst og proliferation af BM-MSC på LN511 og LN521
Laminin 511 og 521 er de mest abundante isoformer i knoglemarven, og knoglemarvsafledte mesenkymale stamceller (BM-MSC’er) dyrket in vitro har vist sig at syntetisere α5, α4, α3, α1 og β2 i den betydelige mængde (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Naturligvis er laminin 511 og 521 blevet vist at have stærke adhæsive interaktioner med humane CD34+ cellelinjer (Siler, 2000). MSC’er hæfter dog ikke godt til laminin 111, 211 og 221 (Sun, 2017). Laminin 511, 521 og 332 fremmer den stærkeste BM-MSC-vækst og proliferationshastighed og påvirker den mitogene aktivitet og migration af disse celler via binding til integrin α6β1 og α3β1 (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). I en nyere publikation af Yang og Xiao præsenterer forfatterne en protokol for dyrkning af knoglemarvs-MSC’er (BM-MSC’er) på laminin 521 og laminin 511. Begge lamininisoformer viser en betydeligt hurtigere og stærkere vedhæftning sammenlignet med ubelagte brønde og understøtter udsåning af et lavere antal celler sammenlignet med ubelagte plader (Yang og Xiao, 2016). Ved undersøgelse af virkningerne af forskellige ECM-belægninger for dannelse af celleplader viste resultatet den største succes for laminin 521 (Jiang, 2016). Knoglemarv mesenkymale stamceller (BMSC) dyrket på laminin 521 belagte TiO2 nanodot film hurtigt fastgjort og spredt og dannede en intakt celle med god levedygtighed forbedret osteogenese. Sammenlignet med mekanisk skrabning giver denne lysinducerede metode en mere robust strategi til fremstilling af BMSC-ark-implantatkomplekser med bedre overlevelse og forbedret osteogenese (Jiang, 2016).