Preview

Вестник Московского университета. Серия 16. Биология

Расширенный поиск

ИНДУКЦИЯ ОСТЕОГЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ОСТЕОБЛАСТОПОДОБНЫХ КЛЕТОК MG-63 ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ В ТРЁХМЕРНЫХ УСЛОВИЯХ НА ФИБРОИНОВЫХ МИКРОНОСИТЕЛЯХ

Полный текст:

Аннотация

Получены микроносители на основе фиброина шёлка. Микроносители могут использоваться в качестве субстрата для культивирования клеток, для доставки клеток при проведении клеточной терапии, а также для создания тканеинженерных конструкций. Фиброиновые микроносители были минерализованы, что привело к появлению кристаллов фосфата кальция на их поверхности. Способность минерализованных и не минерализованных микроносителей поддерживать остеогенную дифференцировку остеобластоподобных клеток линии MG-63 была оценена по уровню активности щелочной фосфатазы, раннего маркера остеогенеза. Было показано, что клетки активно пролиферировали на поверхности как минерализованных, так и немодифицированных микроносителей. Культивирование MG-63 на поверхности фиброиновых микроносителей приводило к повышению активности щелочной фосфатазы, что указывало на остеогенную дифференцировку клеток MG-63 в отсутствие индукторов. Уровень щелочной фосфатазы был выше при использовании минерализованных микроносителей. При традиционном двухмерном культивировании клеток MG-63 активность щелочной фосфатазы была близка к нулевому уровню. В отличие от традиционного монослойного культивирования при использовании микроносителей клетки находятся в трехмерных условиях, более близких к физиологическим. Это может оказывать значительное влияние на их морфологию и функциональные свойства. В ходе работы также были охарактеризованы механические свойства пористых скаффолдов, использованных для получения микроносителей. 

Об авторах

М. С. Котлярова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Котлярова Мария Сергеевна — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ


В. А. Жуйков
Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук, Москва
Россия
Жуйков Всеволод Александрович — млдший научный сотрудник ФИЦ Биотехнологии РАН


Ю. В. Чудинова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук, Москва
Россия
Чудинова Юлия Владимировна — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ


Д. Д. Хайдапова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Хайдапова Долгор Доржиевна — доцент кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ


А. М. Мойсенович
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Мойсенович Анастасия Михайловна — соискатель межкафедральной лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ


А. С. Коньков
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Коньков Андрей Сергеевич — соискатель межкафедральной лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ


Л. А. Сафонова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова” Минздрава России, Москва
Россия
Сафонова Любовь Александровна — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ, инженер лаб. бионанотехнологий ФГБУ “ФНЦ трансплантологии и искусственных органов


М. М. Боброва
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова; Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И. Шумакова” Минздрава России, Москва
Россия
Боброва Мария Михайловна — аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ, инженер лаб. бионанотехнологий ФНЦ


А. Ю. Архипова
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Архипова Анастасия Юрьевна — младший научный сотрудник межкафедральной лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ


А. В. Гончаренко
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Гончаренко Анна Владимировна — ведущий научный сотрудник межкафедральной лаборатории конфокальной микроскопии биологического факультета МГУ


К. В. Шайтан
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва
Россия
Шайтан Константин Вольдемарович — профессор кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ


Список литературы

1. Justice B.A., Badr N.A., Felder R.A. 3D cell culture opens new dimensions in cell-based assays // Drug Discov. Today. 2009. Vol. 14. N 1. P. 102–107.

2. Sun L.Y., Lin S.Z., Li Y.S., Harn H.J., Chiou T.W. Functional cells cultured on microcarriers for use in regenerative medicine research // Cell Transplant. 2011. Vol. 20. N 1. P. 49–62.

3. Costa A.R., Withers J., Rodrigues M.E., McLoughlin N., Henriques M., Oliveira R., Rudd P.M., Azeredo J. The impact of microcarrier culture optimization on the glycosylation profile of a monoclonal antibody // Springerplus. 2013. Vol. 2. N 1. P. 25.

4. Chen A.K.-L., Reuveny S., Oh S.K.W. Application of human mesenchymal and pluripotent stem cell microcarrier cultures in cellular therapy: achievements and future direction // Biotechnol. Adv. 2013. Vol. 31. N 7. P. 1032–1046.

5. Bonartsev A.P., Yakovlev S.G., Filatova E.V., Soboleva G.M., Makhina T.K., Bonartseva G.A., Shaĭtan K.V., Popov V.O., Kirpichnikov M.P. Sustained release of the antitumor drug paclitaxel from poly(3-hydroxybutyrate)-based microspheres // Biochem. (Mosc.), Suppl., Ser. B Biomed. Chem. 2012. Vol. 6. N 1. P. 42–47.

6. Yang Y., Rossi F.M.V., Putnins E.E. Ex vivo expansion of rat bone marrow mesenchymal stromal cells on microcarrier beads in spin culture // Biomaterials. 2007. Vol. 28. N 20. P. 3110–3120.

7. Chen M., Wang X., Ye Z., Zhang Y., Zhou Y., Tan W.-S. A modular approach to the engineering of a centimetersized bone tissue construct with human amniotic mesenchymal stem cells-laden microcarriers // Biomaterials. 2011. Vol. 32. N. 30. P. 7532–7542.

8. Müller P., Bulnheim U., Diener A., Lüthen F., Teller M., Klinkenberg E.-D., Neumann H.-G., Nebe B., Liebold A., Steinhoff G., Rychly J. Calcium phosphate surfaces promote osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells // J. Cell. Mol. Med. 2007. Vol. 12. N 1. P. 281–291.

9. Moisenovich M.M., Pustovalova O., Shackelford J., Vasiljeva T.V, Druzhinina T.V., Kamenchuk Y.A., Guzeev V.V, Sokolova O.S., Bogush V.G., Debabov V.G., Kirpichnikov M.P., Agapov I.I. Tissue regeneration in vivo within recombinant spidroin 1 scaffolds // Biomaterials. 2012. Vol. 33. N 15. P. 3887–3898.

10. Arkhipova A.Y., Kotlyarova M.S., Novichkova S.G., Agapova O.I., Kulikov D.A., Kulikov A.V., Drutskaya M.S., Agapov I.I., Moisenovich M.M. New silk fibroin-based bioresorbable microcarriers // Bull. Exp. Biol. Med. 2016. Vol. 160. N 4. P. 491–494.

11. Moisenovich M.M., Kulikov D.A., Arkhipova A.Y., Malyuchenko N.V., Kotlyarova M.S., Goncharenko A.V., Kulikov A.V., Mashkov A.E., Agapov I.I., Paleev F.N., Svistunov A.A., Kirpichnikov M.P. Fundamental bases for the use of silk fibroin-based bioresorbable microvehicles as an example of skin regeneration in therapeutic practice // Ter. Arkh. 2015. Vol. 87. N 12. P. 66–72

12. Correia C., Bhumiratana S., Yan L.-P., Oliveira A.L., Gimble J. M., Rockwood D., Kaplan D.L., Sousa R.A., Reis R.L., Vunjak-Novakovic G. Development of silk-based scaffolds for tissue engineering of bone from human adipose-derived stem cells // Acta Biomater. 2012. Vol. 8. N 7. P. 2483–2492.

13. Agapov I.I., Moisenovich M.M., Druzhinina T.V., Kamenchuk Y.A., Trofimov K.V., Vasilyeva T.V., Konkov A.S., Arhipova A.Y., Sokolova O.S., Guzeev V.V., Kirpichnikov M.P. Biocomposite scaffolds containing regenerated silk fibroin and nanohydroxyapatite for bone tissue regeneration // Dokl. Biochem. Biophys. 2011. Vol. 440. N 1. P. 228–230.

14. Yang L., Hedhammar M., Blom T., Leifer K., Johansson J., Habibovic. P, van Blitterswijk C.A. Biomimetic calcium phosphate coatings on recombinant spider silk fibres // Biomed. Mater. 2010. Vol. 5. N. 4. 045002.

15. Karpushkin E., Dušková-Smrčková M., Remmler T., Lapčíková M. Dušek K. Rheological properties of homogeneous and heterogeneous poly(2-hydroxyethyl methacrylate) hydrogels // Polym. Int. 2012. Vol. 61. N 2. P. 328–336.

16. Czekanska E.M., Stoddart M.J., Richards R.G., Hayes J.S. In search of an osteoblast cell model for in vitro research // Eur. Cell. Mater. 2012. Vol. 24. P. 1–17.

17. Moisenovich M.M., Arkhipova A.Y., Orlova A.A., Drutskaya M.S., Volkova S.V., Zacharov S.E., Agapov I.I., Kirpichnikov M.P. Composite Scaffolds containing silk fibroin, gelatin, and hydroxyapatite for bone tissue regeneration and 3D Cell Culturing // Acta Naturae. 2014. Vol. 6. N 1. P. 96–101.

18. Tseng P.C., Young T.H., Wang T.M., Peng H.W., Hou S.M., Yen M.L. Spontaneous osteogenesis of MSCs cultured on 3D microcarriers through alteration of cytoskeletal tension // Biomaterials. 2012. Vol. 33. N. 2. P. 556–564.

19. Al-Munajjed A.A., Plunkett N.A., Gleeson J.P., Weber T., Jungreuthmayer C., Levingstone T., Hammer J., O’Brien F.J. Development of a biomimetic collagen-hydroxyapatite scaffold for bone tissue engineering using a SBF immersion technique // J. Biomed. Mater. Res. Part B Appl. Biomater. 2009. Vol. 90B. N 2. P. 584–591.

20. Li X., Huang Y., Zheng L., Liu H., Niu X., Huang J., Zhao F., Fan Y. Effect of substrate stiffness on the functions of rat bone marrow and adipose tissue derived mesenchymal stem cells in vitro // J. Biomed. Mater. Res. A2014. Vol. 102. N 4. P. 1092–1101.

21. Cheng Q., Rutledge K., Jabbarzadeh E. Carbon nanotube-poly(lactide-co-glycolide) composite scaffolds for bone tissue engineering applications // Ann. Biomed. Eng. 2013. Vol. 41. N 5. P. 904–916.

22. Zaari N., Rajagopalan P., Kim S.K., Engler A.J., Wong J.Y. Photopolymerization in microfluidic gradient generators: microscale control of substrate compliance to manipulate cell response // Adv. Mater. 2004. Vol. 16. N 23–24. P. 2133–2137.

23. Dupont S., Morsut L., Aragona M., Enzo E., Giulitti S., M. Cordenonsi, Zanconato F., Le Digabel J., Forcato M., Bicciato S., Elvassore N., Piccolo S. Role of YAP/TAZ in mechanotransduction // Nature. 2011. Vol. 474. N 7350. P. 179–183.

24. Wang H.B., Dembo M., Wang Y.L. Substrate flexibility regulates growth and apoptosis of normal but not transformed cells // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2000. Vol. 279. N 5. P. C1345–1350.

25. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. М: КолосС, 2003. 312 c.


Для цитирования:


Котлярова М.С., Жуйков В.А., Чудинова Ю.В., Хайдапова Д.Д., Мойсенович А.М., Коньков А.С., Сафонова Л.А., Боброва М.М., Архипова А.Ю., Гончаренко А.В., Шайтан К.В. ИНДУКЦИЯ ОСТЕОГЕННОЙ ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ОСТЕОБЛАСТОПОДОБНЫХ КЛЕТОК MG-63 ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ В ТРЁХМЕРНЫХ УСЛОВИЯХ НА ФИБРОИНОВЫХ МИКРОНОСИТЕЛЯХ. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2016;(4):34-40.

For citation:


Kotliarova M.S., Zhuikov V.A., Chudinova Y.V., Khaidapova D.D., Moisenovich A.M., Kon’kov A.S., Safonova L.A., Bobrova M.M., Arkhipova A.Y., Goncharenko A.V., Shaitan K.V. INDUCTION OF OSTEOGENIC DIFFERENTIATION OF OSTEOBLAST-LIKE CELLS MG-63 DURING 3D CULTIVATION ON FIBROIN MICROCARRIERS. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya. 2016;(4):34-40. (In Russ.)

Просмотров: 99


ISSN 0137-0952 (Print)