細胞密度と培地によるクラゲコラーゲン足場におけるヒト間葉系幹細胞の軟骨形成分化の調節

外傷性軟骨の再生のための組織設計アプローチに関する研究は、自家軟骨細胞に代わるものとして、多能性ヒト間葉系幹細胞（HMSC）にますます焦点を当てています。本研究では、HMSCのin vitro軟骨形成分化のために、クラゲの浸透性エスカレントムからコラーゲンで作られた多孔質足場を適用しました。これらの足場の培養条件は、高密度ペレット培養の条件とは異なり、これらのデータの再検討が必要です。播種密度、基本的な培地[Dulbeccoの修正されたイーグル培地（DMEM）、α-minumEssential Medium（αMem）]の影響を体系的に調査し、胎児の子牛血清（FCS）またはウバイン血清アルブミンを補給することで、BSA）HMSCの軟骨形成分化。軟骨形成分化と肥大性発達のための選択されたマーカーの遺伝子発現分析が実施されました。さらに、軟骨細胞外マトリックス（ECM）の産生は、硫酸化グリコサミノグリカンとコラーゲン型II型含有量の定量化により分析されました。高グルコースDMEMおよび0.125％BSAで培養した後、2.4×106細胞/cm3で播種された足場で、最高のECM堆積とともに軟骨形成マーカーの最も強力なアップレギュレーションが観察されました。高密度ペレット培養と比較して播種密度が低いことは、コラーゲン足場にHMSCのin vitro軟骨形成分化を誘導するのに十分であり、足場の播種、したがって単層膨張期間の播種に必要な細胞の量を減らします。さらに、軟骨形成性MSC分化に対するFCSおよびα-MEMの影響の検査は、骨軟骨組織再生のための二相性足場における同時骨形成および軟骨形成分化のための骨軟骨媒体の発達の重要な前提条件です。Copyright©2015 John Wiley＆Sons、Ltd。

Studies on tissue-engineering approaches for the regeneration of traumatized cartilage focus increasingly on multipotent human mesenchymal stem cells (hMSCs) as an alternative to autologous chondrocytes. The present study applied porous scaffolds made of collagen from the jellyfish Rhopilema esculentum for the in vitro chondrogenic differentiation of hMSCs. Culture conditions in those scaffolds differ from conditions in high-density pellet cultures, making a re-examination of these data necessary. We systematically investigated the influence of seeding density, basic culture media [Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), α-minimum essential medium (α-MEM)] with varying glucose content and supplementation with fetal calf serum (FCS) or bovine serum albumin (BSA) on the chondrogenic differentiation of hMSCs. Gene expression analyses of selected markers for chondrogenic differentiation and hypertrophic development were conducted. Furthermore, the production of cartilage extracellular matrix (ECM) was analysed by quantification of sulphated glycosaminoglycan and collagen type II contents. The strongest upregulation of chondrogenic markers, along with the highest ECM deposition was observed in scaffolds seeded with 2.4 × 106 cells/cm3 after cultivation in high-glucose DMEM and 0.125% BSA. Lower seeding densities compared to high-density pellet cultures were sufficient to induce in vitro chondrogenic differentiation of hMSCs in collagen scaffolds, which reduces the amount of cells required for the seeding of scaffolds and thus the monolayer expansion period. Furthermore, examination of the impact of FCS and α-MEM on chondrogenic MSC differentiation is an important prerequisite for the development of an osteochondral medium for simultaneous osteogenic and chondrogenic differentiation in biphasic scaffolds for osteochondral tissue regeneration. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.