Induction of chondrogenesis of human placenta-derived mesenchymal stem cells via heparin-grafted human fibroblast derived matrix

노용권; Ping Du; Avelino Dos Santos Da Costa; 박귀덕

doi:10.1186/s40824-018-0121-2

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자료유형: 학술저널

저자정보: 노용권 (한국과학기술연구원) Ping Du (Korea Institute of Science and Technology (KIST)) Avelino Dos Santos Da Costa (Korea Institute of Science and Technology (KIST)) 박귀덕 (한국과학기술연구원)

저널정보: 한국생체재료학회 생체재료학회지 생체재료학회지 제22권 제2호

발행연도: 2018.6

수록면: 120 - 128 (9page)

DOI: 10.1186/s40824-018-0121-2

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2018

Induction of chondrogenesis of human placenta-derived mesenchymal stem cells via heparin-grafted human fibroblast derived matrix

노용권 , Ping Du , Avelino Dos Santos Da Costa 외 1명 생체재료학회지 2018.06 학술저널

2016

Polymer mesh scaffold combined with cell-derived ECM for osteogenesis of human mesenchymal stem cells

노용권 , Ping Du , 김인걸 외 4명 생체재료학회지 2016.06 학술저널

Induction of chondrogenesis using human fibroblast derived matrix and placenta-derived mesenchymal stem cells

노용권 기초의 2016.01 학위논문

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Background: Formation of mature and functional articular cartilage is still challenging in cartilage tissue engineering. This study investigates the potential of using heparin-grafted decellularized extracellular matrix (ECM) as a novel growth factor delivery platform towards human placenta-derived mesenchymal stem cells (hPMSCs) chondrogenic differentiation. Human fibroblast-derived extracellular matrix (hFDM) is naturally obtained from in vitro-cultured human lung fibroblasts via a mild decellularization process. hFDM was then conjugated with heparin via N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) chemistry and subject to transforming growth factor (TGF)-β1 immobilization. Once heparin graftedhFDM (hFDM-hep) and hPMSCs were co-embedded into collagen gel, they were examined for in vitro and in vivo chondrogenesis of hPMSCs for 4 weeks. Results: We identified heparin moieties on hFDM via toluidine blue O assay and Fourier transform infrared spectroscopy, respectively. We found out that collagen spheroids containing hFDM-hep and TGF-β1 exhibited a sustained release of growth factor for 28 days in vitro. Chondrogenesis of hPMSCs in vitro was supported by accumulated glycosaminoglycan (GAG) content and upregulated chondrogenic specific markers (collagen II, aggrecan, Sox9). Meanwhile, PKH26 - labeled hPMSCs incorporated collagen with either hFDM or hFDM-hep was pre-conditioned in a chondrogenic media for 3 days and subcutaneously implanted in the back of nude mice for 4 weeks. The implanted collagen spheroids containing both hPMSCs and hFDM-hep retained more viable hPMSCs and showed higher level of chondrogenic differentiation, based on immunostaining of collagen type II over collagen alone or Col/hFDM group. In addition, histological examination showed more positive signals of GAG via Safranin-O staining. Conclusion: TGF-β1-immobilized hFDM-hep can provide an appropriate microenvironment for chondrogenic differentiation of hPMSCs in 3D collagen spheroid.

#Chondrogenesis #Human fibroblast-derived extracellular matrix (hFDM) #Human placenta-derived mesenchymal stem cells (hPMSCs) #Transforming growth factor (TGF-β1)

참고문헌 (29)

참고문헌 신청

Martel-Pelletier J / 2016 / Osteoarthritis / Nat Rev Dis Primers 10:16072

Iwasa J / 2009 / Clinical application of scaffolds for cartilage tissue engineering / Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 17:561~577

Getgood A / 2009 / Articular cartilage tissue engineering: today's research, tomorrow's practice? / J Bone Joint Surg Br 91:565~576

Cucchiarini M / 2014 / A vision on the future of articular cartilage repair / Eur Cell Mater 27:12~16

Place ES / 2009 / Complexity in biomaterials for tissue engineering / Nat Mater 8:457~470

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