足場を模倣する細胞外マトリックスは、骨形成幹細胞の分化を促進する：骨粗鬆症研究における新しいアプローチ

背景：骨粗鬆症は一般的な代謝性疾患であり、間葉系幹細胞がその病態において重要な役割を果たすことを議論しています。in vitro骨粗鬆症の研究では、細胞特性を可能な限り保存するために、適切な培養条件の選択が必須です。適切な細胞培養表面は、生体内の培養表面に似た実験条件を提供します。 目的：ヒト骨髄由来間葉系幹細胞（HBMSC）の骨形成分化の改善された成長表面を生成します。 方法：ヒドロキシアパタイトナノポーダーでエレクトロスピンゼラチンメッシュを変更しました。その後の培養条件の潜在的な有益な影響は、ヒドロキシアパタイト - ゲラチン（HA）メッシュ、純粋なゼラチンメッシュ、または2D標準組織培養表面のいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかのいずれかで、骨粗鬆症性ドナーからの細胞の成長を培養して比較することによって評価されました。 結果：21日間の分化の後、純粋またはHAゼラチンメッシュで成長した細胞は、標準条件で培養された細胞と比較して、有意に高い鉱化レベルを示しました。ミネラル化の量は、個々の患者のHBMSC培養ではかなり異なりましたが、骨粗鬆症または非腫瘍性ドナーから得られた幹細胞の間に有意差は見られませんでした。 結論：全体として、これらの結果は、成長表面としてのHAゼラチンメッシュの使用が、骨形成系統に沿った間葉系幹細胞の栽培と分化のための貴重なツールとして役立つ可能性があり、骨粗鬆症および関連する問題に関する将来の研究を促進することを示しています。

BACKGROUND: Osteoporosis is a common metabolic disease, with mesenchymal stem cells discussed to play an important role in its pathomechanism. For in vitro osteoporosis studies, selection of adequate culture conditions is mandatory so as to preserve cell properties as far as possible. A suitable cell culture surface would ideally provide reproducible experimental conditions by resembling those in-vivo. OBJECTIVE: Generating an improved growth surface for osteogenic differentiation of human bone marrow derived mesenchymal stem cells (hBMSCs). METHODS: We modified electrospun gelatine meshes with hydroxyapatite nanopowder. The potential beneficial impact of the ensuing culture conditions were evaluated by cultivating and comparing the growth of cells from osteoporotic and non-osteoporotic donors on either hydroxyapatite-gelatine (HA) meshes, pure gelatine meshes, or 2D standard tissue culture surfaces. RESULTS: After 21 days of differentiation, cells grown on pure or HA-gelatine meshes showed significantly higher mineralization levels compared to cells cultured in standard conditions. The amount of mineralization varied considerably in hBMSC cultures of individual patients but showed no significant difference between stem cells obtained from osteoporotic or non-osteoporotic donors. CONCLUSIONS: Overall, these results indicate that the use of HA-gelatine meshes as growth surfaces may serve as a valuable tool for cultivation and differentiation of mesenchymal stem cells along the osteogenic lineage, facilitating future research on osteoporosis and related issues.