HOW TO CULTURE BONE CELLS ON BIOLAMININ SUBSTRATES

High expression of laminin isoforms in the bone microenvironment

Botcellen, met inbegrip van osteocyten, osteoblasten, osteoclasten, osteogene cellen (stamcellen), en voering cellen, zetelen in het beenmerg. Er zijn verschillende laminine familie-eiwitten uitgedrukt in het menselijk beenmerg micro-omgeving waar laminine 411/421 en laminine 511/521 zijn de meest overvloedige isovormen, gesynthetiseerd door menselijk beenmerg stromale cellen. Laminine isovormen 111, 331 en 332 komen ook tot expressie in de menselijke beenmerg micro-omgeving (Siler, 2000). Laminine 332 komt specifiek tot expressie rond primaire osteoblasten en osteoblast-achtige cellen gelokaliseerd op het botoppervlak (Uehara, 2017)

LN332 reguleert osteoclastogenese negatief en bevordert osteogene differentiatie

Een publicatie van Duitse onderzoekers toont aan dat laminine 332 aanhechting bevordert, en vergeleken met plastic werd osteogene differentiatie significant verhoogd door laminine 332 (Mittag, 2012). Daarnaast is aangetoond dat laminine 332 (RANKL geïnduceerde osteoclastogenese duidelijk remt (Uehara, 2017). De onderdrukking wordt verondersteld te worden gemedieerd door laminine binding aan integrine receptoren α3β1, α6β1, en α6β4 (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminine 332 wordt tot expressie gebracht door primaire osteoblasten in cultuur en de laminine g2-keten komt transiënt tot expressie in chondrocyten tijdens de ontwikkeling (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminine 332 expressie wordt negatief gereguleerd door osteoclastogene factoren, wat suggereert dat LN332 een nieuwe negatieve regulator is die osteoclastogenese spatiotemporaal kan bepalen in botweefsels (Uehara, 2017). Van laminine 332 is ook aangetoond dat het de chondrogene differentiatie van BM-MSC onderdrukt zonder apoptose te induceren of de celgroei te remmen (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Echter, laminine 332 had geen effect op de osteogene differentiatie van MSCs (Hashimoto, 2006). Deze resultaten suggereren dat laminine 332 kan bijdragen aan de ontwikkeling van botweefsels door de proliferatie te bevorderen en door de chondrogene differentiatie van MSCs te onderdrukken.

Beste adhesie, groei, en proliferatie van BM-MSC op LN511 en LN521

Laminine 511 en 521 zijn de meest overvloedige isovormen in het beenmerg en beenmerg-afgeleide mesenchymale stamcellen (BM-MSCs) gekweekt in vitro is aangetoond dat α5, α4, α3, α1 en β2 synthetiseren op de significante hoeveelheid (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Natuurlijk is aangetoond dat laminine 511 en 521 sterke adhesieve interacties hebben met menselijke CD34+ cellijnen (Siler, 2000). MSCs hechten zich echter niet goed aan laminine 111, 211 en 221 (Sun, 2017). Laminine 511, 521 en 332 bevorderen de sterkste BM-MSC groei en proliferatie en beïnvloeden de mitogene activiteit en migratie van deze cellen via binding aan integrine α6β1 en α3β1 (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). In een recente publicatie van Yang en Xiao presenteren de auteurs een protocol voor de kweek van beenmerg-MSC’s (BM-MSC’s) op laminine 521 en laminine 511. Beide laminine-isovormen vertonen een aanzienlijk snellere en sterkere aanhechting in vergelijking met niet-gecoate putjes en ondersteunen het zaaien van een lager celaantal in vergelijking met niet-gecoate platen (Yang en Xiao, 2016). Bij het onderzoeken van de effecten van verschillende ECM-coatings voor de vorming van celplaten, toonde het resultaat het hoogste succes voor laminine 521 (Jiang, 2016). Beenmerg mesenchymale stamcellen (BMSC) gekweekt op laminine 521 gecoate TiO2 nanodot films snel gehecht en verspreid en vormde een intacte cel met een goede levensvatbaarheid verbeterde osteogenese. Vergeleken met mechanisch schrapen, biedt deze licht-geïnduceerde methode een robuustere strategie om BMSC vel-implantaat complexen te fabriceren met betere overleving en verbeterde osteogenese (Jiang, 2016).