HOW TO CULTURE BONE CELLS ON BIOLAMININ SUBSTRATES

Wysoka ekspresja izoform lamininy w mikrośrodowisku kości

Komórki kości, w tym osteocyty, osteoblasty, osteoklasty, komórki osteogeniczne (komórki macierzyste) i komórki wyściółki, zamieszkują szpik kostny. Istnieje kilka białek z rodziny laminin ulegających ekspresji w mikrośrodowisku ludzkiego szpiku kostnego, gdzie laminina 411/421 i laminina 511/521 są najbardziej obficie występującymi izoformami, syntetyzowanymi przez ludzkie komórki zrębu szpiku kostnego. Izoformy lamininy 111, 331 i 332 również ulegają ekspresji w ludzkim mikrośrodowisku szpiku kostnego (Siler, 2000). Laminina 332 ulega specyficznej ekspresji wokół pierwotnych osteoblastów i komórek osteoblastopodobnych zlokalizowanych na powierzchni kości (Uehara, 2017)

LN332 negatywnie reguluje osteoklastogenezę i promuje różnicowanie osteogeniczne

W publikacji niemieckich badaczy wykazano, że laminina 332 promuje przyłączanie, a w porównaniu z plastikiem, różnicowanie osteogeniczne było znacząco zwiększone przez lamininę 332 (Mittag, 2012). Ponadto, laminina 332 (wykazano, że znacząco hamuje osteoklastogenezę indukowaną przez RANKL (Uehara, 2017). Uważa się, że w supresji tej pośredniczy laminina wiążąca się z receptorami integryn α3β1, α6β1 i α6β4 (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Laminina 332 ulega ekspresji przez pierwotne osteoblasty w hodowli, a łańcuch g2 lamininy ulega przejściowej ekspresji w chondrocytach podczas rozwoju (Uehara, 2017; Hashimoto, 2006). Ekspresja lamininy 332 jest negatywnie regulowana przez czynniki osteoklastogenne, co sugeruje, że LN332 jest nowym negatywnym regulatorem, który może definiować osteoklastogenezę przestrzenno-czasowo w tkankach kostnych (Uehara, 2017). Wykazano również, że laminina 332 tłumi chondrogenne różnicowanie BM-MSC bez indukowania apoptozy lub hamowania wzrostu komórek (Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). Jednakże laminina 332 nie miała wpływu na osteogenne różnicowanie MSCs (Hashimoto, 2006). Wyniki te sugerują, że laminina 332 może przyczyniać się do rozwoju tkanki kostnej poprzez promowanie proliferacji i hamowanie chondrogennego różnicowania MSCs.

Najlepsza adhezja, wzrost i proliferacja BM-MSC na LN511 i LN521

Laminy 511 i 521 są najobficiej występującymi izoformami w szpiku kostnym, a wykazano, że mezenchymalne komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego (BM-MSCs) hodowane in vitro syntetyzują α5, α4, α3, α1 i β2 w znacznej ilości (Seeger, 2015; Siler, 2000; Hashimoto, 2006). Naturalnie wykazano, że laminina 511 i 521 wykazują silne oddziaływania adhezyjne z ludzkimi liniami komórkowymi CD34+ (Siler, 2000). Jednakże MSCs nie przyczepiają się dobrze do laminin 111, 211 i 221(Sun, 2017). Lamininy 511, 521 i 332 promują najsilniejszy wzrost i tempo proliferacji BM-MSC oraz wpływają na aktywność mitogenną i migrację tych komórek poprzez wiązanie się z integrynami α6β1 i α3β1 (Siler, 2000; Sun, 2017, Hashimoto, 2005; Hashimoto, 2006). W najnowszej publikacji Yang i Xiao autorzy przedstawiają protokół hodowli MSC ze szpiku kostnego (BM-MSCs) na lamininie 521 i lamininie 511. Obie izoformy lamininy wykazują znacznie szybsze i silniejsze przyleganie w porównaniu z niepowlekanymi dołkami oraz wspomagają wysiew mniejszej liczby komórek w porównaniu z niepowlekanymi płytkami (Yang i Xiao, 2016). Podczas badania wpływu różnych powłok ECM na tworzenie się arkuszy komórkowych, wynik wykazał najwyższy sukces dla lamininy 521 (Jiang, 2016). Mezenchymalne komórki macierzyste szpiku kostnego (BMSC) hodowane na lamininie 521 pokrytej warstwami nanodotów TiO2 szybko przyłączały się i rozprzestrzeniały oraz tworzyły nienaruszoną komórkę z dobrą żywotnością poprawioną osteogenezą. W porównaniu z mechanicznym zeskrobywaniem, ta indukowana światłem metoda zapewnia bardziej solidną strategię wytwarzania kompleksów BMSC arkusz-implant o lepszej przeżywalności i wzmocnionej osteogenezie (Jiang, 2016).

.