プルラン：細胞媒介軟骨修復のための新しいサイト接着剤

はじめに：急性損傷または変形性関節症の関節への間葉系幹細胞（MSC）の局所送達は軟骨の破壊を遅らせます。ただし、支援材料がない場合、MSCの無傷または細動軟骨への生着の効率は低く、関節表面の自然な動きによって局在がさらに減少します。軟骨表面での供給されたMSCの生着の強化が補用効果を高め、劣化した軟骨表面に生体接着剤を適用すると、細胞保持が改善されると仮定されています。プルランは、湿った粘着性接着特性を備えた構造的に柔軟な非免疫原性エキソポリサッカライドであり、以前は頬腔の湿った表面を介して薬物送達に使用されてきました。この研究では、Pullulanの接着特性を悪用して、損傷した軟骨表面のMSC保持を強化しました。 方法：PKH26で標識されたMSCをプルランでコーティングした変形性関節症軟骨外植片に適用して、細胞保持を測定しました。細胞適合性は、MSCの生存率と増殖に対する生体接着剤への長期暴露の効果を測定することにより評価されました。細胞の表面表現型は、骨形成、脂肪生成、およびクロンドロジックの分化を測定することにより、フローサイトメトリーとその多能性の性質によって評価されました。C型レクチンデクチン-2受容体の発現を決定するために、実験も実施されました。 結果：MSCは、代謝活性、増殖、分化、および表面抗原発現の観点からプルランに曝露した後、安定した表現型を維持しました。プルランで処理されたMSCでは、骨形成活性とデクチン-2受容体の発現の増加が見られました。変形性関節症の軟骨の外植片培養では、MSCの保持が著しく強化されました。 結論：Pullulanは、MSCの組織生成のための生体適合性のある効果的な細胞療法材料です。プルランへの長期曝露は、細胞の表現型、生存率、および分化の可能性に悪影響を及ぼさない。プルランは、変形性関節関節軟骨の線維化表面でのMSCの保持を劇的に改善します。プルランは、デクチン-2 c型レクチン膜貫通複合体の発現にアップレギュレーションを引き起こします。

INTRODUCTION: Local delivery of mesenchymal stem cells (MSCs) to the acutely injured or osteoarthritic joint retards cartilage destruction. However, in the absence of assistive materials the efficiency of engraftment of MSCs to either intact or fibrillated cartilage is low and localization is further reduced by natural movement of the joint surfaces. It is hypothesised that enhanced engraftment of the delivered MSCs at the cartilage surface will increase their reparative effect and that the application of a bioadhesive to the degraded cartilage surface will provide improved cell retention. Pullulan is a structurally flexible, non-immunogenic exopolysaccharide with wet-stick adhesive properties and has previously been used for drug delivery via the wet surfaces of the buccal cavity. In this study, the adhesive character of pullulan was exploited to enhance MSC retention on the damaged cartilage surface. METHODS: MSCs labeled with PKH26 were applied to pullulan-coated osteoarthritic cartilage explants to measure cell retention. Cytocompatability was assessed by measuring the effects of prolonged exposure to the bioadhesive on MSC viability and proliferation. The surface phenotype of the cells was assessed by flow cytometry and their multipotent nature by measuring osteogenic, adipogenic and chrondrogenic differentiation. Experiments were also carried out to determine expression of the C-type lectin Dectin-2 receptor. RESULTS: MSCs maintained a stable phenotype following exposure to pullulan in terms of metabolic activity, proliferation, differentiation and surface antigen expression. An increase in osteogenic activity and Dectin-2 receptor expression was seen in MSCs treated with pullulan. Markedly enhanced retention of MSCs was observed in explant culture of osteoarthritic cartilage. CONCLUSIONS: Pullulan is a biocompatible and effective cytoadhesive material for tissue engraftment of MSCs. Prolonged exposure to pullulan has no negative impact on the phenotype, viability and differentiation potential of the cells. Pullulan dramatically improves the retention of MSCs at the fibrillated surface of osteoarthritic articular cartilage. Pullulan causes an upregulation in expression of the Dectin-2 C-type lectin transmembrane complex.