KUKA KASVATTAA LUUSOLUJA BIOLAMINIINISUBSTRAATTEILLA

Laminiini-isomuotojen runsas ilmentyminen luun mikroympäristössä

Luusolut, joihin kuuluvat osteosyytit, osteoblastit, osteoklastit, osteogeeniset solut (kantasolut) ja limakalvon solut, sijaitsevat luuytimessä. Ihmisen luuytimen mikroympäristössä ilmentyy useita laminiiniperheen proteiineja, joista laminiini 411/421 ja laminiini 511/521 ovat ihmisen luuytimen stroomasolujen syntetisoimat runsaimmat isoformit. Myös laminiinin isoformit 111, 331 ja 332 ilmentyvät ihmisen luuytimen mikroympäristössä (Siler, 2000). Laminiini 332 ilmentyy spesifisesti primaaristen osteoblastien ja osteoblastin kaltaisten solujen ympärillä, jotka ovat lokalisoituneet luun pinnalle (Uehara, 2017)

LN332 säätelee negatiivisesti osteoklastogeneesiä ja edistää osteogeneettistä erilaistumista

Saksalaisten tutkijoiden julkaisu osoittaa, että laminiini 332 edistää kiinnittymistä, ja muoviin verrattuna osteogeneettistä erilaistumista lisäsivät merkittävästi laminiini 332:n antamat tiedot (Mittag, 2012). Lisäksi lamini 332 (on osoitettu estävän selvästi RANKL:n indusoimaa osteoklastogeneesiä (Uehara, 2017). Tukahduttamisen uskotaan välittyvän lamiinin sitoutumisen kautta integriinireseptoreihin α3β1, α6β1 ja α6β4 (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminiini 332:ta ilmentävät primaariset osteoblastit viljelyssä, ja laminiinin g2-ketju ilmentyy ohimenevästi kondrosyyteissä kehityksen aikana (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Osteoklastogeeniset tekijät säätelevät negatiivisesti lamiini 332:n ilmentymistä, mikä viittaa siihen, että LN332 on uusi negatiivinen säätelijä, joka voi määritellä osteoklastogeneesiä spatiotemporaalisesti luukudoksissa (Uehara, 2017). Laminiini 332:n on myös osoitettu tukahduttavan BM-MSC:n kondrogeenista erilaistumista indusoimatta apoptoosia tai estämättä solujen kasvua (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Laminiini 332:lla ei kuitenkaan ollut vaikutusta MSC:iden osteogeeniseen erilaistumiseen (Hashimoto, 2006). Nämä tulokset viittaavat siihen, että laminiini 332 voi vaikuttaa luukudoksen kehittymiseen edistämällä proliferaatiota ja tukahduttamalla MSC:iden kondrogeenista erilaistumista.

BM-MSC:n paras adheesio, kasvu ja proliferaatio LN511:llä ja LN521:llä

Laminiini 511 ja 521 ovat luuytimessä runsaimmin esiintyviä isoformeja, ja luuytimestä peräisin olevien mesenkymaalisten kantasolujen (BM-MSC:t), joita on viljelty in vitro, on osoitettu syntetisoivan α5:tä, α4:ää, α3:a, α1:tä ja β2:ta merkittävässä määrin (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Luonnollisesti laminiineilla 511 ja 521 on osoitettu olevan voimakkaita adheesiovuorovaikutuksia ihmisen CD34+-solulinjojen kanssa (Siler, 2000). MSC-solut eivät kuitenkaan kiinnity hyvin laminiineihin 111, 211 ja 221 (Sun, 2017). Laminiini 511, 521 ja 332 edistävät voimakkaimmin BM-MSC:n kasvua ja proliferaationopeutta ja vaikuttavat näiden solujen mitogeeniseen aktiivisuuteen ja migraatioon sitoutumalla integriiniin α6β1 ja α3β1 (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Tuoreessa Yangin ja Xiaon julkaisussa kirjoittajat esittelevät protokollan luuytimen MSC-solujen (BM-MSC) viljelemiseksi laminiini 521:ssä ja laminiini 511:ssä. Molemmat lamini-isomuodot osoittavat huomattavasti nopeampaa ja vahvempaa kiinnittymistä pinnoittamattomiin kuoppiin verrattuna ja tukevat pienemmän solumäärän kylvämistä verrattuna pinnoittamattomiin levyihin (Yang ja Xiao, 2016). Kun tutkittiin erilaisten ECM-pinnoitteiden vaikutuksia solulevyjen muodostumiseen, tulos osoitti parhaan menestyksen lamini 521:lle (Jiang, 2016). Luuytimen mesenkymaaliset kantasolut (BMSC), joita viljeltiin laminiini 521:llä päällystetyillä TiO2-nanodot-kalvoilla, kiinnittyivät ja levisivät nopeasti ja muodostivat ehjän solun, jonka hyvä elinkelpoisuus paransi osteogeneesiä. Mekaaniseen kaavintaan verrattuna tämä valon indusoima menetelmä tarjoaa vankemman strategian valmistaa BMSC-levy-implantti-komplekseja, joilla on parempi selviytyminen ja parannettu osteogeneesi (Jiang, 2016).