تقویت رگ‌زایی در هیدروژل مشتق از ماتریکس خارج سلولی کبد در محیط درون تنی با استفاده از هم‌کشتی سلول‌های اندوتلیالی ورید بند ناف و سلول‌های بنیادی مزانشیمی بافت چربی انسان

سابقه و هدف: توسعه یک ساختار مهندسی زیستی بافت کبدی دارای عروق، نیاز مبرم بخش بهداشت و درمان در جهت رفع تقاضای روز افزون پیوند کبد می‌باشد. جهت توسعه این ساختار ماتریکس‏های مورد استفاده مناسب باید زنده‌مانی سلول‌ها، عملکرد آن‌ها و توسعه ریز عروق‌ها را تضمین کند. علاوه بر این یکی از فاکتورهای لازم جهت تشکیل عروق خونی در ساختارهای مهندسی شده، سلول‏های اندوتلیالی و پریسیت‏ها می‏باشند، که باعث پایداری شبکه عروقی تشکیل شده می‏شوند.مواد و روش‌ها: در این مطالعه آزمایشگاهی، سلول‏های اندوتلیالی، درون هیدروژل مشتق از ماتریکس خارج سلولی کبد (lem) به عنوان گروه کنترل و سلول‏های اندوتلیالی و سلول‏های بنیادی مزانشیمی در گروه هم کشتی درون هیدروژل مذکورکشت داده شدند. تشکیل عروق خونی و تراکم عروق خونی و تمایز سلول‏های بنیادی مزانشیمی به پریسیت‏ها 10 روز پس از کشت سلول‏ها مورد بررسی قرار گرفت. این بررسی‌ها به ‌منظور تعیین میزان کارآمدی هیدروژل مشتق از lem در حمایت از فرایند رگ‏زایی و تعامل سلول‌ها برای توسعه یک ساختار عروقی پایدار انجام شد.یافته‌ها: در هر دو گروه کنترل و هم کشتی، عروق خونی نابالغ در هیدروژل مشتق از ماتریکس خارج سلولی تشکیل شد؛ تراکم عروق خونی در گروه هم کشتی به‌طور معنی‌داری بالاتر از گروه کنترل بود. بیان ژن α-sma بعنوان ژن موثر در رگ‏زایی نیز در گروه هم کشتی به میزان قابل توجهی بالاتر از گروه کنترل بود. بیان پروتئین α-sma نیز در گروه هم کشتی نشان داده شد.استنتاج: هیدروژل مشتق از ماتریکس خارج سلولی کبد با حمایت از ایجاد قطبیت در سلول‏های اندوتلیالی باعث تشکیل عروق خونی در ساختار مهندسی شده بافت کبد می‏شود. تراکم سلولی لازم جهت تشکیل عروق خونی 100 هزار سلول در 30 میکرولیتر است. علاوه بر این هم کشتی سلول‏های اندوتلیالی و سلول‏های بنیادی مزانشیمی باعث تقویت و افزایش تشکیل عروق خونی می‏شود که سلول‏های بنیادی مزانشیمی تاثیرات خود را از طریق مکانیسم‏های پاراکراین و تمایز به پریسیت‏ها اعمال می‏کنند.

angiogenesis enhancement in a liver extracellular matrix-derived hydrogel through co-culture of human umbilical vein endothelial cells and adipose tissue mesenchymal stem cells

background and purpose: the development of a bioengineered liver construct with integrated blood vessels, utilizing tissue engineering technology, is urgently needed in the healthcare system to address the growing demand for liver transplantation. for the successful development of this construct, the matrix must support liver cell viability, functionality, and the formation of microvasculature. furthermore, one of the essential factors for the formation of blood vessels in engineered constructs is the presence of endothelial cells and pericytes, which play a crucial role in stabilizing the vascular network. materials and methods: endothelial cells were cultured within a hydrogel derived from liver extracellular matrix (lem) as the control group. in the co-culture group, endothelial cells and mesenchymal stem cells (mscs) were cultured together within the hydrogel. blood vessel formation, vascular density, and the differentiation of mscs into pericytes were evaluated 10 days after cell culture in the hydrogel. these assessments aimed to determine the efficacy of the lem-derived hydrogel in supporting angiogenesis and facilitating cell interactions for the development of a stable vascular structure.  results: immature blood vessels were formed within the lem-derived hydrogel in both the control and co-culture groups. however, the vascular density was significantly higher in the co-culture group compared to the control group. furthermore, the expression of the α-sma gene, a key regulator of angiogenesis, was significantly elevated in the co-culture group. the presence of the α-sma protein was also observed in the co-culture group.  conclusion: the lem-derived hydrogel supports the establishment of polarity in endothelial cells, facilitating blood vessel formation within the engineered liver construct. the required cell density for effective blood vessel formation is 100,000 cells per 30 microliters. moreover, the co-culture of endothelial cells and mscs significantly enhances angiogenesis. mscs contribute to this process through paracrine mechanisms and their differentiation into pericytes.