HOW TO CULTURE BONE CELLS ON BIOLAMINININ SUBSTRATES
High expression of laminin isoforms in the bone microenvironment
Bone cells, including include osteocytes, osteoblasts, osteoclasts, osteogenic cells (stem cells), and lining cells, reside in the bone marrow. Az emberi csontvelő mikrokörnyezetében számos laminin családba tartozó fehérje expresszálódik, ahol a laminin 411/421 és a laminin 511/521 a legnagyobb mennyiségben előforduló izoformák, amelyeket az emberi csontvelő stromasejtjei szintetizálnak. A laminin 111-es, 331-es és 332-es izoformái szintén kifejeződnek a humán csontvelő mikrokörnyezetében (Siler, 2000). A 332-es laminin specifikusan expresszálódik a csontfelszínen lokalizált primer oszteoblasztok és oszteoblaszt-szerű sejtek körül (Uehara, 2017)
LN332 negatívan szabályozza az oszteoklasztogenezist és elősegíti az oszteogén differenciálódást
Német kutatók publikációja szerint a 332-es laminin elősegíti a kötődést, és a műanyaghoz képest az oszteogén differenciálódást jelentősen fokozta a 332-es laminin (Mittag, 2012). Ezenkívül a laminin 332 (kimutatták, hogy jelentősen gátolja a RANKL által indukált oszteoklasztogenezist (Uehara, 2017). A szuppressziót feltehetően a laminin integrin receptorokhoz α3β1, α6β1 és α6β4 kötődése közvetíti (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). A laminin 332-t a primer oszteoblasztok expresszálják kultúrában, a laminin g2 lánc pedig a fejlődés során tranziens módon expresszálódik a kondrocitákban (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). A laminin 332 expresszióját az oszteoklasztogén faktorok negatívan szabályozzák, ami arra utal, hogy az LN332 egy új negatív szabályozó, amely meghatározhatja az oszteoklasztogenezist téridőben a csontszövetekben (Uehara, 2017). Azt is kimutatták, hogy a laminin 332 elnyomja a BM-MSC kondrogén differenciálódását anélkül, hogy apoptózist indukálna vagy gátolná a sejtek növekedését (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). A laminin 332 azonban nem volt hatással az MSC-k osteogén differenciálódására (Hashimoto, 2006). Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a laminin 332 hozzájárulhat a csontszövetek fejlődéséhez azáltal, hogy elősegíti a proliferációt és elnyomja az MSC-k kondrogén differenciálódását.
A BM-MSC legjobb adhéziója, növekedése és proliferációja az LN511-en és LN521-en
A laminin 511 és 521 a csontvelőben leggyakrabban előforduló izoformák, és az in vitro tenyésztett csontvelőből származó mesenchymális őssejtek (BM-MSC) jelentős mennyiségben szintetizálnak α5, α4, α3, α1 és β2-t (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Természetesen a laminin 511 és 521 erős adhéziós kölcsönhatást mutatott ki a humán CD34+ sejtvonalakkal (Siler, 2000). Az MSC-k azonban nem kötődnek jól a 111, 211 és 221 lamininhez(Sun, 2017). Az 511, 521 és 332 laminin elősegíti a legerősebb BM-MSC növekedést és proliferációs sebességet, és befolyásolja e sejtek mitogén aktivitását és migrációját az integrin α6β1 és α3β1 kötődésén keresztül (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Yang és Xiao nemrégiben megjelent publikációjában a szerzők egy protokollt mutatnak be a csontvelő MSC-k (BM-MSC-k) laminin 521 és laminin 511-en történő tenyésztésére. Mindkét laminin izoforma szignifikánsan gyorsabb és erősebb kötődést mutat a bevonat nélküli üregekhez képest, és a bevonat nélküli lemezekhez képest alacsonyabb sejtszám beültetését támogatja (Yang és Xiao, 2016). A különböző ECM bevonatok sejtlapok kialakulására gyakorolt hatását vizsgálva az eredmény a laminin 521 esetében mutatta a legnagyobb sikert (Jiang, 2016). A laminin 521 bevonatú TiO2 nanopöttyös filmeken tenyésztett csontvelő mesenchymális őssejtek (BMSC) gyorsan rögzültek és terjedtek, és jó életképességű, intakt sejtet képeztek, ami javította az oszteogenezist. A mechanikus kaparással összehasonlítva ez a fényindukált módszer robusztusabb stratégiát biztosít a jobb túléléssel és fokozott oszteogenezissel rendelkező BMSC lap-implantátum komplexek előállítására (Jiang, 2016).