Sferoidi di cellule staminali – Uno strumento vitale nella medicina rigenerativa
Le cellule staminali rappresentano la risorsa primaria nella medicina rigenerativa, compresa l'ingegneria dei tessuti e la terapia dei trapianti. A tal fine mesenchimale umano cellule staminali contengono fattori secretori con fattori antinfiammatori, angiogenici e di regolazione immunitaria che li rendono una risorsa efficiente per applicazioni biologiche e cliniche.
Le cellule staminali sono caratterizzate dalla loro capacità di autorinnovarsi (o staminalità), producendo nuove cellule dalle cellule staminali originali, diventando così uno strumento utile nella terapia cellulare, nello screening ad alto rendimento e nell'ingegneria dei tessuti. Per preservare la “staminalità” delle cellule staminali, queste devono essere coltivate in un mezzo che replichi il microambiente in vivo, che contiene fattori di crescita, e matrice extracellulare (ECM) interazioni (1,2). Inoltre sono anche multipotenti (in grado di differenziarsi in altri tipi di cellule) in risposta a diversi fattori di trascrizione.
I sistemi di coltura cellulare tridimensionale hanno consentito metodi in cui il microambiente in vivo può essere replicato in condizioni di coltura. Le interazioni cellula-cellula e cellula-ECM osservate nella coltura cellulare 3D aiutano a mantenere i meccanismi e le proprietà cellulari, mantenendo così le caratteristiche chiave delle cellule staminali, inclusa la staminalità (3).
Sferoidi come a Tecnica di coltura 3D
Gli sferoidi sono un'aggregazione di cellule in un ammasso di cellule rotonde che ha una struttura tridimensionale. Una superficie antiadesiva come le piastre BIOFLOATTM Flex è utile per la formazione di sferoidi rotondi e uniformi. Gli sferoidi possono formarsi con una varietà di tipi cellulari come cellule primarie o linee cellulari immortalizzate. Altre tecniche di coltura sferoidale includono colture di pellet, metodo di sovrapposizione di liquidi, metodo di gocce sospese e recipienti a parete rotante e matracci rotanti per colture su larga scala.
Colture sferoidi di cellule staminali
Ad oggi, le colture sferoidi sono diventate uno strumento importante nelle colture 3D di cellule staminali. Gli sferoidi di cellule staminali mesenchimali indicavano un fenotipo intrinseco conservato, completato con interazioni cellula-cellula e cellula-ECM. Queste colture hanno indicato una maggiore espressione dei fattori di trascrizione necessari per mantenere la staminalità (4). Inoltre le cellule staminali sferoidi hanno indicato alti livelli di citochine e chemochine che svolgono un ruolo nella proliferazione, vitalità cellulare e migrazione cellulare insieme a fattori angiogenici potenziati rispetto alle tradizionali colture monostrato (4,5).
Colture cellulari 3D di indotto cellule staminali pluripotenti (iPSC) imitano le interazioni cellula-cellula e cellula-matrice nello studio della differenziazione delle cellule. Le iPSC possono essere coltivate con o senza un'impalcatura di supporto. Le colture sferoidi di iPSC vengono coltivate utilizzando piastre rivestite con repellente cellulare come piastre a 96 pozzetti BIOFLOAT, per generare sferoidi uniformi in un periodo di tempo relativamente breve. Queste colture cellulari rimangono vitali per periodi più lunghi con l'inclusione di scaffold come gli idrogel, rendendo così possibile creare modelli di malattie in cui si possono osservare cambiamenti progressivi, come nelle malattie neurodegenerative (6).
Riferimenti
1. Prockop DJ, Kota DJ, Bazhanov N., Reger RL Paradigmi in evoluzione per la riparazione dei tessuti mediante cellule staminali/progenitrici adulte (MSC) J. Cell. Mol. Med. 2010;14:2190–2199.
2. Ramalho-Santos M., Yoon S., Matsuzaki Y., Mulligan RC, Melton DA “Stemness”: profilo trascrizionale delle cellule staminali embrionali e adulte. Scienza. 2002;298:597–600.
3. Rosso F., Giordano A., Barbarisi M., Barbarisi A. Dalle interazioni cellula-ECM all'ingegneria dei tessuti. J. Fisiolo cellulare. 2004;199:174–180.
4. Murphy KC, Hoch AI, Harvestine JN, Zhou D., Leach JK Gli sferoidi delle cellule staminali mesenchimali mantengono il fenotipo osteogenico attraverso la segnalazione alfa2beta1. Traduzione sulle cellule staminali Med. 2016;5:1229–1237.
5. Zhang Q., Nguyen AL, Shi S., Hill C., Wilder-Smith P., Krasieva TB, Le AD La coltura sferoidale tridimensionale di cellule staminali mesenchimali derivate dalla gengiva umana migliora la mitigazione della mucosite orale indotta dalla chemioterapia. Sviluppo di cellule staminali 2012;21:937–947.
6. Haishuang Lin, Qiang Li e Yuguo Lei (2017. "Tessuti tridimensionali che utilizzano sferoidi di cellule staminali pluripotenti umane come elementi costitutivi della biofabbricazione". Biofabrication 9 025007.
7. Kouroupis D e Correa D (2021) Aumento della funzionalizzazione delle cellule staminali mesenchimali in impostazioni di produzione tridimensionali per applicazioni terapeutiche avanzate. Davanti. Bioeng. Biotecnologie. 9:621748.
