Come coltivare le cellule ossee su substrati di biolamina
Alta espressione delle isoforme di laminina nel microambiente osseo
Le cellule ossee, tra cui osteociti, osteoblasti, osteoclasti, cellule osteogeniche (cellule staminali) e cellule di rivestimento, risiedono nel midollo osseo. Ci sono diverse proteine della famiglia della laminina espresse nel microambiente del midollo osseo umano dove la laminina 411/421 e la laminina 511/521 sono le isoforme più abbondanti, sintetizzate dalle cellule stromali del midollo osseo umano. Anche le isoforme 111, 331 e 332 della laminina sono espresse nel microambiente del midollo osseo umano (Siler, 2000). La laminina 332 è specificamente espressa intorno agli osteoblasti primari e alle cellule simili agli osteoblasti localizzate sulla superficie ossea (Uehara, 2017)
LN332 regola negativamente l’osteoclastogenesi e promuove la differenziazione osteogenica
Una pubblicazione di ricercatori tedeschi mostra che la laminina 332 promuove l’attacco, e rispetto alla plastica, la differenziazione osteogenica era significativamente aumentata dalla laminina 332 (Mittag, 2012). Inoltre, la laminina 332 (ha dimostrato di inibire marcatamente l’osteoclastogenesi indotta da RANKL (Uehara, 2017). Si pensa che la soppressione sia mediata attraverso il legame della laminina ai recettori dell’integrina α3β1, α6β1 e α6β4 (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). La laminina 332 è espressa dagli osteoblasti primari in coltura e la catena della laminina g2 è espressa transitoriamente nei condrociti durante lo sviluppo (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). L’espressione della laminina 332 è regolata negativamente da fattori osteoclastogenici, suggerendo che LN332 è un nuovo regolatore negativo che può definire l’osteoclastogenesi spazio-temporalmente nei tessuti ossei (Uehara, 2017). È stato anche dimostrato che la laminina 332 sopprime la differenziazione condrogenica delle BM-MSC senza indurre apoptosi o inibire la crescita cellulare (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Tuttavia, la laminina 332 non ha avuto alcun effetto sulla differenziazione osteogenica delle MSC (Hashimoto, 2006). Questi risultati suggeriscono che la laminina 332 può contribuire allo sviluppo dei tessuti ossei promuovendo la proliferazione e sopprimendo la differenziazione condrogenica delle MSC.
Migliore adesione, crescita e proliferazione delle BM-MSC su LN511 e LN521
La laminina 511 e 521 sono le isoforme più abbondanti nel midollo osseo e le cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo (BM-MSCs) coltivate in vitro hanno dimostrato di sintetizzare α5, α4, α3, α1 e β2 nella quantità significativa (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Naturalmente, la laminina 511 e 521 hanno dimostrato di avere forti interazioni adesive con le linee cellulari umane CD34+ (Siler, 2000). Tuttavia, le MSC non si attaccano bene alla laminina 111, 211 e 221 (Sun, 2017). Le laminine 511, 521 e 332 promuovono il più forte tasso di crescita e proliferazione delle BM-MSC e influenzano l’attività mitogenica e la migrazione di queste cellule attraverso il legame all’integrina α6β1 e α3β1 (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). In una recente pubblicazione di Yang e Xiao, gli autori presentano un protocollo per la cultura di MSC del midollo osseo (BM-MSCs) su laminina 521 e laminina 511. Entrambe le isoforme di laminina mostrano un attacco significativamente più veloce e più forte rispetto ai pozzetti non rivestiti e supportano la semina di un numero inferiore di cellule rispetto alle piastre non rivestite (Yang e Xiao, 2016). Quando si sono studiati gli effetti di diversi rivestimenti ECM per la formazione di fogli cellulari, il risultato ha mostrato il maggior successo per la laminina 521 (Jiang, 2016). Le cellule staminali mesenchimali del midollo osseo (BMSC) coltivate su film di nanodot TiO2 rivestiti di laminina 521 si sono rapidamente attaccate e diffuse e hanno formato una cellula intatta con una buona vitalità migliorata osteogenesi. Rispetto al raschiamento meccanico, questo metodo indotto dalla luce fornisce una strategia più robusta per fabbricare i complessi foglio-impianto BMSC con migliore sopravvivenza e osteogenesi migliorata (Jiang, 2016).