組織修復用途向けのウシおよびヒト原発性脊髄細胞の継続的な拡大における比較分析

自家NP細胞移植は、椎間板（IVD）変性の潜在的な治療手段です。しかし、外科的サンプルから分離された細胞の単層の拡大は、脱分化としてマトリックスの産生に悪影響を与える可能性があります。以前は、連続拡張培養システムを使用して、軟骨細胞の表現型をうまく維持していました。この作業では、連続的な拡大培養培養が脊髄核（NP）の表現型を維持できると仮定しました。我々は、新たに単離された細胞と比較して、コラーゲン型II、アグレカン、コンドロードヘリン（CHAD）遺伝子発現を大幅に減少させることにより、連続通過がNP脱分化を促進したことを確認しました。両方の培養条件における増殖、遺伝子発現プロファイル、およびマトリックス産生を、一次ウシNP細胞を使用して比較しました。標準的な培養と継続的な培養の両方が、臨床的に関連する細胞集団を生み出しました。ただし、連続培養細胞は、コラーゲン型II型、アグレカンおよびチャド転写産物の発現レベルを有意に高く維持しました。また、継続的な拡張細胞は、ペレット培養におけるプロテオグリカン、コラーゲンII型、アググレカンタンパク質沈着をより多く生成しました。驚いたことに、急性ヘルニア組織から分離されたヒト椎間板細胞の継続的な拡大は、標準培養と比較して、コラーゲン型II、アグレカン、チャド遺伝子およびタンパク質が少なくなりました。また、若い非脱色組織から分離された細胞の継続的な培養は、標準培養と比較して、遺伝子とタンパク質の発現を保存しませんでした。これらのデータは、一次ウシおよびヒトNP細胞が連続培養に対して異なる反応を示したことを示しています。そこでは、ウシ細胞で観察された陽性効果はヒト細胞に翻訳されませんでした。したがって、臨床研究のために動物モデルと細胞源を選択する際には注意を払う必要があります。

Autologous NP cell implantation is a potential therapeutic avenue for intervertebral disc (IVD) degeneration. However, monolayer expansion of cells isolated from surgical samples may negatively impact matrix production by way of dedifferentiation. Previously, we have used a continuous expansion culture system to successfully preserve a chondrocyte phenotype. In this work, we hypothesised that continuous expansion culture could also preserve nucleus pulposus (NP) phenotype. We confirmed that serial passaging drove NP dedifferentiation by significantly decreasing collagen type II, aggrecan and chondroadherin (CHAD) gene expression, compared to freshly isolated cells. Proliferation, gene expression profile and matrix production in both culture conditions were compared using primary bovine NP cells. Both standard culture and continuous culture produced clinically relevant cell populations. However, continuous culture cells maintained significantly higher collagen type II, aggrecan and CHAD transcript expression levels. Also, continuous expansion cells generated greater amounts of proteoglycan, collagen type II and aggrecan protein deposition in pellet cultures. To our surprise, continuous expansion of human intervertebral disc cells - isolated from acute herniation tissue - produced less collagen type II, aggrecan and CHAD genes and proteins, compared to standard culture. Also, continuous culture of cells isolated from young non-degenerate tissue did not preserve gene and protein expression, compared to standard culture. These data indicated that primary bovine and human NP cells responded differently to continuous culture, where the positive effects observed for bovine cells did not translate to human cells. Therefore, caution must be exercised when choosing animal models and cell sources for pre-clinical studies.