osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells via osteoblast- imprinted substrate: in vitro and in vivo evaluation in rat model

Background: stem cells have great effects in clinical cell-based therapy. accordingly, controlling the behavior and directing the fate of stem cells cultured in the laboratory is an important issue. objectives: the aim of this study was to evaluate osteogenic properties of adipose derived mesenchymal stem cells (adscs) which differentiated toward osteogenic linage by osteoblast-imprinted substrate. methods: rat adscs seeded on osteoblastimprinted substrates, alkaline phosphatase (alp) were measured in cellular supernatant of days 7 and 14. alizarin red staining of mineral matrix production in day 17 was performed. in order for in vivo evaluation, after seeding differentiated cells on a simple collagen scaffold, samples were implanted in an 8mm critical size calvarial defect. after 4 weeks defect site was harvested and prepared for histopathological examination. results: alp in both time points was significantly more than in undifferentiated adscs. (p<0.05). alizarin red staining of differentiated cells showed a great production of mineral matrix nodules in cell culture plate. histopathological investigations revealed greater amount of new bone formation and mostly in the center of defect, indicate osteoinductive effect of differentiated cells in vivo. conclusions: the osteoblast-imprinted substrate can mimic the topography and shape of natural osteoblast, which can mechanically direct adscs toward osteogenesis.

القای تمایز استئوژنیک در سلول های بنیادی مزانشیمی با استفاده از بستر قالب گیری شده با استئوبلاست: ارزیابی درون تنی و برون تنی در مدل حیوانی رت

زمینه مطالعه: فناوری های نوین نظیر مهندسی بافت استخوان، با بکار گیری سه جزء مهم : سلول، داربست و ملکول های فعال زیستی، باعث پیشرفت چشمگیری در ترمیم ضایعات استخوانی در سال های اخیر شده است. در همین راستا، بهینه سازی هر یک از این سه جزء، اهمیت بسزایی دارد هدف: در این مطالعه، با استفاده از روشی جدید و مبتنی بر تغییرات توپوگرافیک در بسترکشت سلول، تلاش گردید القای تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی، به رده ی استخوانی صورت پذیرد. روش‌کار: در ارزیابی برون تنی این شیوه ی تمایز، میزان فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در دو مقطع زمانی 7 و 14 روزه به روش الایزا ، و میزان معدنی شدن ماتریکس پس از 17 روز با استفاده از رنگ آمیزی Alizarin red مورد بررسی قرار گرفت. جهت انجام ارزیابی درون تنی، سلول های کشت داده شده روی داربستی سنتتیک از جنس کلاژن قرار گرفت و در نقیصه ی با اندازه بحرانی جمجمه رت کاشته شد. پس از گذشت 4 هفته استخوان های جمجمه مورد ارزیابی هیستوپاتولوژی قرار گرفت. نتایج: در هر دو مقطع زمانی 7 و 14 روز میزان تولید و فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز  در محیط رویی کشت سلول های گروه تمایزی ، به طور معنا داری از گروه سلول های غیرتمایزی بیشتر بود (p<0.05). در گروه سلول های تمایزی در اثر تولید فراوان ماتریکس معدنی شده با استفاده از آلیزارین رد پلیت کشت سلول به رنگ قرمز کاملا مشخصی درآمد. در حالی که پلیت کشت سلول های غیرتمایزی رنگ آلیزارین را به خود نگرفت. مطالعه هیستوپاتولوژی نشان داد که در گروه سلول های تمایزی تیغه های استخوانی به نسبت بیشتری تشکیل یافته و علاوه بر رشد در دو لبه ی نقیصه، به طور مستقل در وسط نقیصه هم ایجاد گردیده بود، که مورد اخیر حاکی از القای ساخت استخوان اختصاصاً توسط سلول های تمایزی می باشد. نتیجه‌گیری‌نهایی:  هدایت کنترل شده ی تمایز سلول های بنیادی، با استفاده از تاثیر مکانیکی و به طور خاص با کمک بسترهای قالب گیری شده با سلول های طبیعی، به نحوی که در این مطالعه انجام گرفت، نقش مؤثری در پیشرفت سلول درمانی ایفا خواهد نمود.