Оценка биосовместимости in vitro стволовых клеток пульпы человека с аллогенными, аллопластическими и ксеногенными трансплантатами под воздействием внеклеточных везикул

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12475 (2023) Цитировать эту статью

20 доступов

Подробности о метриках

Терапия с использованием стволовых клеток пульпы зуба (DPSC) или внеклеточных везикул (EV), полученных из стволовых клеток, показала многообещающие применения в инженерии костной ткани. В этом эксперименте in vitro оценивалась совместная остеогенная способность DPSC и EV на аллопластических (maxresorp), аллогенных (maxgraft) и ксеногенных (cerabone) костных трансплантатах. Мы предполагаем, что остеогенная дифференцировка и пролиферация DPSC человека варьируются в зависимости от костных трансплантатов и благоприятны под влиянием ЭВ. ДПСК были получены из зубов мудрости человека, а ЭВ, полученные из ДПСК, были выделены из среды культуры клеток. DPSC высевали на аллопластические, аллогенные и ксеногенные заменители костного трансплантата для контроля, и те же самые каркасы вводили с ЭВ в дальнейших группах. Поглощение ЭВ клетками DPSC оценивали с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Окрашивание жизнеспособности клеток и окрашивание ацетоксиметиловым эфиром кальцеина использовали для оценки прикрепления и пролиферации клеток. Морфологию клеток определяли с помощью сканирующей электронной микроскопии, а остеогенную дифференцировку исследовали с помощью щелочной фосфатазы и окрашивания ализарином красным. В рамках ограничений исследования in vitro без патологий результаты показывают, что использование ксеногенных заменителей костного трансплантата с DPSCS и EV может представлять собой многообещающий подход к лечению дефектов альвеолярной кости.

Дефекты кости альвеолярного отростка обычно возникают в результате потери зубов, воспаления, травмы или патологии и создают серьезные проблемы во время стоматологической или имплантологической реабилитации. Таким образом, процедуры аугментации направлены на создание достаточного объема кости для установки имплантата1. Для увеличения костных дефектов можно использовать различные костнопластические материалы. Благодаря своим остеогенетическим, остеоиндуктивным и остеокондуктивным свойствам костные трансплантаты аутологичного происхождения представляют собой золотой стандарт терапии костных дефектов челюсти человека, хотя они связаны с такими серьезными недостатками, как заболеваемость на донорской стороне2, необходимость многократного хирургического вмешательства и увеличенное время работы3. Помимо аутологичной кости, для увеличения костных дефектов можно использовать аллогенные, ксеногенные и аллопластические заменители костного трансплантата (BGS). Преимущество заменителей кости заключается в устранении осложнений после извлечения кости, но в настоящее время они уступают аутологичной кости с точки зрения остеогенеза, остеоиндукции и остеокондукции. Таким образом, было проведено много исследований для улучшения свойств BGS.

Мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки (МСК) – это взрослые стволовые клетки, которые можно выделить из самых разных тканей4,5,6,7. В 2000 году МСК были впервые выделены из здоровой ткани пульпы удаленных третьих моляров8. В дополнение к своей способности к быстрой пролиферации и образованию колоний9, МСК, полученные из DPSCs, продемонстрировали сильный потенциал дифференцировки в остеобласты, адипоциты, хондроциты, одонтобласты и нейроны10. По сравнению с МСК, полученными из костного мозга, ДПСК имеют более высокую скорость пролиферации10, являются клоногенными клетками и обладают многообещающим регенеративным потенциалом для лечения тяжелых повреждений тканей, что делает ДПСК часто изучаемым типом стволовых клеток среди МСК в исследованиях. Способность дифференцироваться в костеобразующие клетки делает DPSC многообещающим терапевтическим вариантом в регенеративной медицине дефицита костной ткани3,11.

Недавние данные свидетельствуют о том, что благоприятные регенеративные эффекты терапии на основе стволовых клеток, скорее всего, обусловлены ее паракринными процессами9,12,13,14,15,16,17. ЭВ секретируются клетками паракринным образом, окружены липидной двухслойной структурой и имеют диаметр около 150–180 нм. Они содержат генетические вещества, такие как микроРНК (миРНК), а ЭВ являются частью межклеточной коммуникации в форме экзосом или микровезикул18,19,20,21. МикроРНК – это некодирующие компоненты РНК, которые ингибируют трансляцию мРНК. Таким образом, они являются элементарным компонентом клеточной пролиферации и дифференцировки клеток22. Целевая специфичность и модулирующие гены микроРНК связаны с остеогенезом и, следовательно, способствуют остеогенной дифференцировке МСК и, таким образом, индуцируют регенерацию костной ткани23.