ABSTRACT
Abstract Recently, the 3D spheroid cell culture application has been extensively used in the treatment of bone defects. A wide variety of methodologies have been used, which has made the comparison of results complex. Therefore, this systematic review has two aims: (i) to perform an analysis focused on the role of 3D spheroid cell culture in bone regeneration strategies; and (ii) address the main challenges in clinical application. A search of the following keywords "3D cell culture", "spheroid", and "bone regeneration" was carried out in the PubMed, Scopus, and ScienceDirect databases and limited to the years 2010-2020. Studies were included if their primary objective was the behavior of cell aggregates to formed spheroids structures by different 3D cell culture techniques focused on the regeneration of bone tissue. To address the risk of bias for in vitro studies, the United States national toxicology program tool was applied, and descriptive statistics of the data were performed, with the SPSS V.22 program. A total of 16 studies were included, which met the established criteria corresponding to in vitro and in vitro/in vivo studies; most of these studies used stem cells for the 3D cell spheroids. The most often methods used for the 3D formation were low adherence surface and rotational methods, moreover, mesenchymal stem cells were the cell line most frequently used because of their regenerative potential in the field of bone tissue engineering. Although the advances in research on the potential use of 3D spheroids in bone regeneration have made great strides, the constant innovation in cell spheroid formation methodologies means that clinical application remains in the future as strategy for 3D tissue bioprinting.
Resumen Recientemente, la aplicación del cultivo 3D de esferoides se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de defectos óseos. La variedad de metodologías para lograr los cultivos 3D de esferoides ha hecho compleja la comparación de resultados. Por tanto, esta revisión sistemática tiene dos objetivos: (i) realizar un análisis centrado en el papel de los cultivos 3D de esferoides en las estrategias de regeneración ósea; y (ii) abordar los principales desafíos en la aplicación clínica. Se realizó una búsqueda de las siguientes palabras clave "cultivo celular 3D", "esferoide" y "regeneración ósea" en las bases de datos PubMed, Scopus y ScienceDirect y se limitó a los años 2010-2020. Se incluyeron los estudios si su principal objetivo era el comportamiento de agregados celulares para generar las estructuras esferoidales desarrollados por diferentes técnicas de cultivo celular 3D enfocadas a la regeneración del tejido óseo. Para abordar el riesgo de sesgo de los estudios in vitro, se aplicó la herramienta del programa nacional de toxicología de Estados Unidos y se realizaron estadísticas descriptivas de los datos, con el programa SPSS V.22. Se incluyeron un total de 16 estudios, que cumplieron con los criterios establecidos correspondientes a estudios in vitro e in vitro/in vivo; la mayoría de estos estudios utilizaron células troncales para generar los esferoides celulares 3D. Los métodos más utilizados para la formación de los esferoides 3D fueron la superficie de baja adherencia y los métodos de rotación, asimismo, la línea celular de células troncales mesenquimales fueron las más utilizadas debido a su gran potencial regenerativo en el campo de la ingeniería de tejidos óseos. Aunque los avances en la investigación sobre el uso potencial de los cultivos celulares de esferoides 3D en la regeneración ósea han logrado grandes avances, la constante innovación en las metodologías de la generación de esferoides 3D deja claro que la aplicación clínica de estos permanecerá en el futuro como estrategia en la bioimpresión tisular.
Subject(s)
Bone Regeneration , Tissue Engineering , Spheroids, CellularABSTRACT
Resumen El empleo de células mesenquimales ha emergido como una parte importante en la medicina regenerativa con efectos positivos en la recuperación de tejidos dañados o perdidos. Las úlceras crónicas incluyen lesiones cutáneas que afectan a una gran parte de la población con diabetes mellitus, (por ejemplo 9.14% desarrollan lesiones por pie diabético según ENSANUT 2016) y representan gastos económicos considerables, debido a la pobre calidad de vida que llevan los pacientes. El tratamiento convencional que se lleva a cabo en estos casos es a largo plazo, y los efectos benéficos generados que se presentan son limitados, ya que las lesiones reinciden por no contar con un tratamiento específico y regenerativo, solo paliativo. Es por ello que en este trabajo se obtuvieron y emplearon células troncales mesenquimales derivadas de gelatina de Wharton (CTM-GW) bajo los criterios propuestos por la Sociedad Internacional de la Terapia Celular. El tratamiento fue aplicado en dos pacientes con úlceras crónicas flebostáticas de diferentes condiciones médicas y se monitoreo a corto plazo, por lo que fue un estudio limitado. Los resultados mostraron que las CTM-GW indujeron la reconstrucción cutánea mediante formación de tejido de granulación, además de disminuir el proceso inflamatorio crónico en la zona de daño, lo que favoreció el índice de cierre de la herida. Por lo anterior, se propone la utilización de CTM-GW en úlceras flebostáticas crónicas como tratamiento en la regeneración de la estructura tisular con resultados a corto plazo.
Abstract Use of mesenchymal cells has emerged as an important part in regenerative medicine with positive effects in the recovery of damaged or lost tissues. Chronic ulcers include skin lesions that affect a large part of the population with diabetes mellitus, (for example, 9.14 develop diabetic foot according to ENSANUT 2016) and represent considerable economic expenses, due to poor quality of life in patients. The conventional treatment that is carried out in these cases is long term, and the generated beneficial effects that are presented are limited, since the injuries recur due to not having a specific and regenerative treatment, only palliative. That is why in this work they were obtained and used mesenchymal stem cells derived from Wharton's jelly (MSC-WJ) under the criteria proposed by the International Society for Cell Therapy. The treatment was applied in two patients with chronic ulcers phlebostatic of different medical conditions and short-term monitoring, so it was a limited study. The results showed that MSC-WJ induced skin reconstruction by tissue formation granulation, in addition to decreasing the chronic inflammatory process in the area of damage, which favored the index of wound healing. Therefore, the use of MSC-WJ in chronic phlebostatic ulcers is proposed as a treatment in the regeneration of the tissue structure with short-term results.
ABSTRACT
Abstract 20. The success of tissue engineering in combination with tissue regeneration depends on the behavior and cellular activity in the biological processes developed within a structure that functions as a support, better known as scaffolds, or directly at the site of the injury. The cell-cell and cell-biomaterial interaction are key factors for the induction of a specific cell behavior, together with the bioactive factors that allow the formation of the desired tissue. Mesenchymal Stem Cells (MSC) can be isolated from the umbilical cord and bone marrow; however, the behavior of Dental Pulp Stem Cells (DPSC) has been shown to have a high potential for the formation of bone tissue, and these cells have even been able to induce the process of angiogenesis. Advances in periodontal regeneration, dentin-pulp complex, and craniofacial bone defects through the induction of MSC obtained from tooth structures in in vitro-in vivo studies have permitted the obtaining of clinical evidence of the achievements obtained to date.
Resumen 24. El éxito de la ingeniería de tejidos en combinación con la regeneración de tejidos depende del comportamiento y la actividad celular en los procesos biológicos desarrollados dentro de una estructura que funciona como soporte mejor conocida como andamio o directamente en el sitio de la lesión. La interación célula-célula y célula-biomaterial son factores claves para la inducción a un comportamiento célular específico junto con factores bioactivos que permitan la formación del tejido deseado. Las células troncales mesenquimales (MSCs) pueden ser aisladas del cordón umbilical y de la medula ósea, sin embargo, el comportamiento de las células troncales de pulpa dental (DPSCs) han demostrado tener un alto potencial para la formación de tejido óseo e incluso han logrado inducir el proceso de angiogénesis. Avances en la regeneración periodontal, complejo dentino-pulpar y defectos óseos craneofaciales a travez de la inducción de MSCs obtenidas de estructuras de dientes en estudios in vitro-in vivo han permitido obtener evidencia clínica de los logros obtenidos hasta el momento.
Subject(s)
Guided Tissue Regeneration, Periodontal , Dental Pulp , Tissue Scaffolds , Stem Cell Niche , Mesenchymal Stem CellsABSTRACT
Resumen Las células madre -o troncales- mesenquimales (CTMs) juegan un papel importante en medicina regenerativa e ingeniería tisular, puesto que estas células indiferenciadas tienen la capacidad de autorrenovarse y de diferenciarse en varios linajes celulares adultos con funciones especializadas diferentes. Estas células cuentan con la capacidad de inmunomodulación y establecimiento celular sin riesgo de generar teratomas, en contraste con las células troncales embrionarias o las células troncales pluripotenciales inducidas. Varios autores también resaltan la capacidad regenerativa de los productos de estas células, conocido como secretoma. Estos productos juegan un papel muy importante en procesos de cicatrización y angiogénesis, por lo que resultan ideales para aplicarlos en terapias basadas en regeneración y reparación de tejidos y órganos. La presente revisión hace un recuento del estado del arte sobre los procesos de inmunomodulación producidos a partir de estos productos celulares.
Abstract Mesenchymal stem cells (MSC's) play an important role in regenerative medicine and tissue engineering, since these undifferentiated cells have the ability to self-renew and differentiate into several adult cell lineages with different, specialized functions. These cells have immunomodulation and homing capacities without the risk of generating teratomas, in contrast to embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells. Several authors also highlight the regenerative capacity of products of these cells, known as secretome. These products play a very important role in healing processes and angiogenesis, making them ideal for application in therapies based on regeneration and repair of tissues and organs. The present review makes a recount of the state of the art on the processes of immodulation produced from these cell products.
ABSTRACT
Resumen Diferentes linajes de las células hepáticas participan en la regeneración del hígado y los hepatocitos guiescentes pueden responder ante un daño hepático leve con división celular moderada, mientras gue las células troncales y progenitoras responderán para una amplia restitución del parénquima hepático severamente dañado. Ocho linajes madurativos se sitúan dentro del hígado con diferente grado de madurez. Cuatro de ocho subpoblaciones gue presentan marcadores para células troncales o progenitoras se ubican en nichos intrahepáticos como los canales de Hering y la vena porta, estructuras en las gue pueden continuar su diferenciación si se recibe algún estímulo. Recientemente se describió un nuevo nicho entrahepático con una composición celular heterogénea ubicado entre los grandes duetos biliares y en el páncreas. Las células gue se encuentran en estos compartimentos expresan marcadores tempranos de células troncales y se consideran como precursores de las células troncales hepáticas.
Abstract Different cellular lineages participate in liver regeneration. Quiescent hepatocytes may respond to a mild liver injury with moderate cell division. Meanwhile, stem and progenitor cells are responsible for the large restitution of a severe damaged organ. Eight matu rational lineages are in the liver, each one with a different maturity grade. Four subpopulations out of eight express stem or progenitor cell markers are found within intrahepatic niches such as the canals of Hering and the portal vein. Each structure is able to continue its differentiation if a stimuli is received. Recently, a new extra-hepatic stem niche with a heterogeneous cellular composition was found between the large biliary ducts and the pancreas. Stem or progenitor cells contained in these compartments express early stem markers and are considered as a precursor of hepatic stem cells.
ABSTRACT
RESUMEN: Las células troncales mesenquimales (CTM) representan una población heterogénea con capacidad para auto-renovarse y diferenciarse a distintos tipos celulares. Estas fueron descritas en un inicio en médula ósea (MO) a mediados del siglo pasado, desde entonces este tejido se ha convertido en el estándar de oro para la obtención y caracterización de CTM. Actualmente se sabe que este tipo de células se encuentran alojadas en nichos distribuidos por todo el organismo, donde contribuyen a los procesos de regeneración del tejido donde se localizan. No obstante, encontrar una fuente alterna de CTM con las mismas características que las de MO, pero que su extracción no suponga riesgo para el donador es fundamental para su utilización con fines terapéuticos. En este trabajo se aislaron células troncales de médula ósea, y se compararon con tejido adiposo y gelatina de Wharton y caracterizaron de acuerdo a los criterios de la Sociedad Internacional para la Terapia Celular (ISCT). Los resultados mostraron que la morfología, diferenciación osteogénica y adipogénica, así como la expresión de los antígenos de superficie CD90, CD73 y CD105 cumplen con los estándares, señalando a las provenientes de gelatina de Wharton como mejor opción.
ABSTRACT: Mesenchymal stem cells (MSC) represent a heterogeneous population with the capacity to self-renew and differentiate into different cell types. At the middle of the last century these cells initially were described in bone marrow (BM), thence this tissue has become the gold standard for obtaining and characterization of MSC. It is known that these cells are housed in specific areas called niches distributed throughout all body, where they contribute to tissue regeneration processes of self-tissue were they are located. However, finding an alternative source of CTM with the same characteristics that have showed in MO, but its obtention no represent a risk since the donor is essential to their use for therapeutic purposes. In this study we isolated mesenchymal stem cells from bone marrow, adipose tissue and Wharton's jelly and they were compared in their characteristics in according to the standards of the International Society for Cellular Therapy (ISCT). The results showed that the morphology as well as adipogenic and osteogenic differentiation and also the expression of surface antigens (CD90, CD73, and CD105) from all tissues accomplished the standards, although Wharton's jelly represented the best option.
ABSTRACT
Resumen: Los andamios fibrilares han recibido un enorme interés como futuros biomateriales con potencial aplicación en el campo de la biomedicina regenerativa. En este sentido, hemos optimizado los parámetros para la síntesis de diferentes concentraciones (6, 7, y 10 %) de andamios de ácido poli-láctico (PLA) por la técnica de hilado por propulsión de gas (AJS). Dichos andamios fueron caracterizados por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y por espectrometría Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR). Nuestros resultados mostraron que los andamios son fibrilares con diámetros en escalas nanométricas. Asimismo; se estudió la biocompatibilidad celular in vitro al realizar ensayos de adhesión, proliferación y de interacción célula-material al cultivar células troncales mesenquimales derivadas de médula ósea. Nuestros datos indican que las membranas fibrilares de PLA aumentan la respuesta celular, no son citotóxicas al compararse con las películas delgadas de PLA. Por lo tanto; el método de síntesis propuesto tiene potencial para la fabricación de membranas hiladas con una facilidad de procesamiento y podría ser un prometedor biomaterial económico con futuras aplicaciones en la regeneración de tejidos.
Abstract: Fiber scaffolds have received increasing interest as promising biomaterials for potential application in the field of tissue regeneration. In this sense, we optimized the parameters for the synthesis of different concentrations (6, 7, and 10 %) of poly-lactic acid (PLA) scaffolds by air jet spinning technology (AJS). The PLA scaffolds were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. Our results by SEM micrographs showed that scaffolds have a fibrilar morphology with nanoscale diameter of fibers. Biocompatibility assay was observed through an in vitro experiment based on cell attachment, MTT and cell-material interaction assay when culturing bone marrow-derived mesenchymal stem cells onto the PLA spun membrane scaffolds. Our data indicate that fiber membrane of PLA scaffold increase the cellular response, are not cytotoxic when compared to thin films of PLA. Thus; the proposed synthesis method has potential for easy processing of spun fibrilar scaffolds with good biocompatibility and could be a promising economical biomaterial with future potential applications in tissue regeneration.
ABSTRACT
RESUMEN: Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte a nivel mundial, donde la terapia con Células Troncales Mesenquimales (CTM) representa una alternativa para los pacientes que no logran recuperarse con los tratamientos actuales. El lograr que las CTM residentes se movilicen al órgano afectado representaría una ventaja para el manejo terapéutico de las ECV. La dehidroepiandrosterona (DHEA) es un precursor hormonal cuyos niveles disminuyen a lo largo de la vida, lo que se ha asociado al desarrollo de ECV. Diversos estudios han demostrado que el consumo de DHEA previene y mejora la condición cardiaca, aunque no se sabe si esto ocurre porque se ejerce un efecto en los cardiomiocitos y estos, a su vez, hacia las CTM. El objetivo del presente estudio fue determinar el efecto del medio condicionado procedente de la línea H9C2 pretratada con DHEA y sometida a daño, sobre la motilidad de CTM, llevando a cabo un ensayo de cierre de herida. El pretratamiento con DHEA y el daño en la línea H9C2, promueve la motilidad de CTM. El estímulo de la motilidad de CTM por un efecto indirecto de DHEA podría ser una estrategia terapéutica para el daño cardiaco.
ABSTRACT: Cardiovascular diseases (CVD) are the leading cause of death worldwide. Mesenchymal Stem Cell (MSC) therapy is an alternative for patients who cannot recover with current treatments. Ensure movilization of MSC to the affected organs would represent an advantage for therapeutic management of CVD. Dehydroepiandrosterone (DHEA) is a hormone precursor whose levels decrease throughout life, which has been associated with the onset of CVD. Several studies have shown that DHEA consumption, prevents and improves heart condition, although it is not known if this is because an effect on cardiomyocytes is exercised on these cells and this, in turn, to CTM. The aim of this study was to determine the effect of conditioned medium from H9C2 cell line pretreated with DHEA and subjected to damage, on the motility of CTM, performing a wound healing assay. Pretreatment with DHEA and damage to H9C2 cell line, promotes motility of CTM. Stimulation of CTM motility by an indirect effect of DHEA could be a therapeutic strategy for heart damage.
ABSTRACT
Resumen: El ligamento periodontal es un tejido conectivo fibroso, de origen ectomesenquimal que contiene una población de células troncales postnatales multipotenciales, con capacidad clonogénica y alto índice de proliferación. Se ha conseguido cultivar células troncales postnatales multipotenciales a través de diferentes métodos de extracción, con algunos problemas técnicos. Por esta razón, se compararon seis diferentes métodos a fin de mejorar el aislamiento de células primarias del ligamento periodontal. Se aislaron células troncales postnatales multipotenciales a partir de 36 premolares sanos, que se cultivaron en medio de Eagle modificado por Dulbecco (BioWest) completo (adicionado con L-glutamina, 10% de suero fetal bovino y 1% de antibiótico) y en condiciones estándares de cultivo. Se realizaron los ensayos para proliferación celular mediante la técnica de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5difeniltetrazolio, migración celular a través de la prueba de lesión del cultivo, y se evaluó su diferenciación osteogénica. Los cultivos realizados por triplicado con cada una de las técnicas publicadas, nos condujo a obtener una población mínima de células que fueron susceptibles a contaminarse. Se realizó con el «método simplificado¼: por digestión enzimática y cultivo de explantos, con las células troncales postnatales multipotenciales obtenidas se observó una proliferación durante 14 días en condiciones estándares de cultivo ascendente, en las pruebas de migración las células troncales postnatales multipotenciales cubrieron totalmente la superficie lesionada a las 72 horas, se observó expresión positiva de CD90 en más del 80% de las células; expresión positiva a CD73 en un 70%, CD105 en un 60% y vimentina en un 90% de la población, así como un marcaje negativo a CD11b y CD45. Se observó una diferenciación osteogénica positiva a los 14 días mediante la expresión positiva a RUNX2 en al menos el 15% de las células y a osteocalcina en un 90%, así como las pruebas positivas a rojo de alizarina. Con los resultados obtenidos, podemos afirmar que el método simplificado permite aislar una población de células mesenquimales, que se pueden obtener a partir de premolares sanos extraídos.
Abstract: Periodontal ligament is a fibrous connective tissue of ectomesenchymal origin which contains a multipotent postnatal stem cells population with clonogenic capacity and high proliferation index. Multipotent postnatal stem cells population culture has been achieved through several extraction methods, nevertheless some technical problems have been encountered. For this reason, in the present study, 6 different methods were compared so as to improve isolation of primary periodontal ligament cells. Multipotent postnatal stem cells population were isolated from 36 healthy premolars, which were then cultured in complete Dulbecco m odified Eagle medium (BioWest) (added with L-glutamine, 10% fetal bovine serum and 1% antibiotic), in standard culture conditions. Assays for cell proliferation were conducted with 3-(4,5 dimethylthiazol-2-yl)-2,5 diphenyltetrazolium technique as well as cell migration through crop injury test, after which osteogenic differentiation was assessed. Cultures were performed in triplicate with each of the published techniques; thus we were able to obtain a minimum population of cells susceptible to contamination. The «simplifled method¼ was conducted through explant enzymatic digestion and culture: with obtained multipotent postnatal stem cells population, a 14 day proliferation was observed in standard conditions of ascendant culture; in migration tests, multipotent postnatal stem cells population totally covered injured surfaces after 72 hours. CD90 positive expression was observed in over 80% of all cells; CD73 positive expression was found in 70% of cells, CD105 in 60% and vimentin in 90% of the population, as well as negative marking to CD11b and CD45. Positive osteogenic differentiation was observed after 14 days, through positive expression to RUNX2 in at least 15% of cells, and to osteocalcin in 90% as well as positive test to alizarin red. Based on obtained results we were able to affirm that the simplified method allows to isolate a population of mesenchymal cells, which might be obtained from extracted healthy premolars.
ABSTRACT
Abstract: The relevance of the microenvironment in the initiation, promotion, and progression of cancer has been postulated. Mesenchymal stem cells (MSCs) have been identified as important components of the tumor stroma, which are capable of affecting the development of cancer through various mechanisms. In particular, MSCs immunosuppressive properties play an important role. It has been shown that bone marrow-derived and other healthy tissues-derived MSCs are capable of regulating the immune response by affecting the activation, maturation, proliferation, differentiation, and effector function of cells of the immune system, such as neutrophils, macrophages, dendritic cells, natural killer cells (NK) and T-lymphocytes. Similar mechanisms have been identified in MSCs associated with different types of tumors, where they generate an immunosuppressive microenvironment by decreasing the cytotoxic activity of T-lymphocytes and NK cells, skew macrophage differentiation towards an M2 phenotype, and decrease the secretion of Th1-type cytokines. Also, the cytokines, chemokines, and factors secreted by the transformed cells or other cells from the tumor stroma are capable of modulating the functions of MSCs.
Resumen: Se ha postulado la relevancia del microambiente en la iniciación, promoción y progresión del cáncer. Las células troncales mesenquimales (MSC, del inglés mesenchymal stem cells) se han identificado como un componente fundamental del estroma tumoral. Estas son capaces de favorecer el desarrollo del cáncer mediante varios mecanismos. En particular, sus propiedades inmunosupresoras juegan un papel importante. Se ha demostrado que las MSC de médula ósea y otros tejidos sanos son capaces de regular la respuesta inmune al afectar la activación, maduración, proliferación, diferenciación y función efectora de las células del sistema inmune, como neutrófilos, macrófagos, células dendríticas, células NK y linfocitos T. Mecanismos similares se han identificado en las MSC asociadas con diferentes tipos de tumores, donde estas se encargan de generar un microambiente inmunosupresor al disminuir la actividad citotóxica de linfocitos T y células NK, polarizar a los macrófagos hacia un fenotipo M2, y disminuir el patrón de secreción de citocinas tipo Th1. Asimismo, las citocinas, quimiocinas y factores secretados por las células transformadas u otras células del estroma tumoral son capaces de modular las funciones de las MSC.
ABSTRACT
El propósito de este estudio fue evaluar la evidencia en relación al empleo de técnicas reconstructivas en el área cráneo-facial asociado el uso de células troncales en humanos. Se realizó una revisión sistemática de la literatura en las bases Medline, ScienceDirect, EMBASE, TripDatabase, LILACS entre marzo del 2004 a marzo del 2016 con criterios de elegibilidad y estrategia de búsqueda definida. La selección de artículos fue realizada por dos investigadores de forma independiente y cuando ellos presentaron discordancia, un tercer investigador realizó le selección. Se encontraron un total de 382 artículos, se realizó una selección de artículos, eliminado duplicados, estudios experimentales en animales y selección según análisis de resúmenes, se seleccionaros 14 artículos con procedimientos reconstructivos en el área cráneo-facial asociado a células troncales. Existe limitada evidencia de calidad en relación a la utilización de células troncales en reconstrucción cráneo facial en humanos. A excepción de un estudio (ensayo clínico de bajo nivel de evidencia), todos corresponden a series o reporte de casos, con lo cual no es posible recomendar su utilización en procedimientos reconstructivos. Es necesario realizar estudios de evidencia sustentable con el empleo de células troncales que permitan identificar su real rendimiento al compararlo con otras técnicas quirúrgicas.
The purpose of this study was to evaluate the evidence regarding the use of reconstructive techniques in the craniofacial area associated with the use of stem cells in humans. A systematic review of the literature was conducted in the databases Medline, ScienceDirect, EMBASE, TripDatabase, LILACS between March 2004 and March 2016 with eligibility criteria and defined search strategy. The selection of articles was done by two researchers independently and when they presented discordance, a third researcher made the selection. We found a total of 382 articles, made a selection of articles, removed duplicates, experimental studies in animals and selection according to analysis of abstracts, we selected 14 articles with reconstructive procedures in the craniofacial area associated with stem cells. There is limited quality evidence regarding the use of stem cells in the craniofacial reconstruction in humans. With the exception of one study (clinical trial of low level of evidence), all correspond to series or report of cases, with which it is not possible to recommend its use in reconstructive procedures. It is necessary to carry out studies of sustainable evidence with the use of stem cells that allow to identify its real performance when compared with other surgical techniques.
Subject(s)
Humans , Oral Surgical Procedures/methods , Stem Cell Transplantation/methods , Tissue Engineering , Adult Stem Cells , Plastic Surgery Procedures/methodsABSTRACT
MatrigelBD is a hydrogel scaffold with three-dimensional intercrossed networks of hydrophilic polymers with high water content. Human gingival tissue might represent a better source of MSCs, allowing these cells to be easily obtained in a relatively non-invasive way. The objective of this study was to evaluate the biocompatibility of MatrigelBD with GMSCs in vitro. Gingival connective tissue samples were obtained from healthy donors. Fresh tissue was minced and cultured during two weeks, after which cells at passage fourth were analyzed for their immune phenotype by flow cytometry. Differentiation into osteogenic, chondrogenic, and adipogenic lineages was induced and evaluated by culture staining. The "construct" was made of MatrigelBD with GMSC. To assess the biocompatibility, an MTT cellular proliferation assay was performed. The differentiation potential of the cells toward the osteogenic, adipogenic, and chondrogenic lineages was analyzed after 21 days of growth in MatrigelBD with induction differentiation media. The MTT analysis showed that MatrigelBD stimulated cell proliferation; the GMSCs maintained the expression of MSC markers. Importantly, the growth of GMSCs within the MatrigelBD did not interfere with the cell differentiation potential. These findings indicate that MatrigelBD is biocompatible with GMSCs, and this matrix improves cell proliferation in vitro.
MatrigelBD es un andamiaje de hidrogel con redes tridimensionales entrecruzadas de polímeros hidrófilos con un alto contenido de agua. El tejido gingival humano podría representar una mejor fuente de MSCs, estas células pueden obtenerse fácilmente de una manera relativamente no invasiva. El objetivo de este estudio fue evaluar la biocompatibilidad de MatrigelBD con GMSCs in vitro. Muestras gingivales de tejido conectivo se obtuvieron de donantes sanos. El tejido se trituró y se cultivó durante dos semanas, y cuando las células se encontraban en el cuarto pasaje se les analizó su fenotipo inmunológico utilizando citometría de flujo. Se indujo la diferenciación hacia los linajes osteogénico, condrogénico y adipogénico, evaluandose con tinciones. El "constructo" se hizo de MatrigelBD con GMSC. Para evaluar la biocompatibilidad, se realizó un ensayo de proliferación celular: MTT. Se analizó el potencial de diferenciación de las células hacia los linajes osteogénico, adipogénico y condrogénico después de 21 días de cultivo en MatrigelBD con medio de diferenciación de inducción. El análisis de MTT mostró que MatrigelBD estimula la proliferación celular; GMSCs mantiene la expresión de marcadores de MSC. Es importante destacar que el crecimiento de GMSCs en MatrigelBD no interfirió con el potencial de diferenciación celular. Estos hallazgos indican que MatrigelBD es biocompatible con GMSCs, y esta matriz mejora la proliferación celular in vitro.
Subject(s)
Humans , Adult Stem Cells/cytology , Biocompatible Materials , Gingiva/cytology , Adult Stem Cells/physiology , Cell Proliferation , Cells, Cultured , Collagen , Drug Combinations , Flow Cytometry , Immunophenotyping , Laminin , Materials Testing , Proteoglycans , Regeneration , Tissue ScaffoldsABSTRACT
The respiratory epithelium is the first line of contact with the external hazards. Thus it can be damaged and need to be replaced to avoid healing by fibrosis. Tracheal tissue engineering is an alternative promising treatment modality. Mesenchymal stem cell markers are surface proteins, which are responsible for some of these cells unique properties. The objective of this study was to detect the mesenchymal stem cell phenotype among the human nasal respiratory epithelial cells via two immunophenotyping techniques. Respiratory epithelial cells were cultured using co-culture technique, fibroblasts was removed at confluence leaving respiratory epithelial cells, which were passage further to passage 4. Cells were evaluated for mesenchymal stem cell markers that were CD73, CD90, CD105 and the hematopoietic stem cell marker CD45 at passage 1 (P1) and passage 4 (P4) using Flow cytometry and Immunocytochemistry techniques. Respiratory epithelial cells expressed the mesenchymal stem cell markers at P1 and maintain the expression these markers until P4. Using both techniques, to compare the values of mesenchymal stem cell markers expression at P1 to P4 there was no significant difference. This study indicates that respiratory epithelial cells derived from nasal turbinate retain some of mesenchymal stem cells properties even after serial passages. Both methods of Immunophenotyping are comparable.
El epitelio respiratorio es la primera línea de contacto con los peligros externos. Por lo tanto, puede ser dañado y necesita ser reemplazado para evitar uan cicatrización por fibrosis. La ingeniería de tejidos traqueales es una modalidad de tratamiento alternativo prometedora. Los marcadores de células troncales mesenquimales son proteínas de superficie, que son responsables de algunas propiedades únicas de estas células. El objetivo fue detectar el fenotipo de células troncales mesenquimales entre las células epiteliales respiratorias nasales humanas a través de dos técnicas de inmunofenotipaje. Fueron cultivadas las células epiteliales respiratorias utilizando la técnica de co-cultivo; los fibroblastos se eliminaron en la confluencia dejando solo células epiteliales respiratorias, resultantes de los 4 pasajes. Las células fueron evaluadas para encontrar marcadores de células troncales mesenquimales mediante CD73, CD90, CD105 y el marcador de células troncales hematopoyéticas CD45 en el paso 1 (P1) y el paso 4 (P4), usando citometría de flujo y técnicas de inmunocitoquímica. Las células epiteliales respiratorias expresaron los marcadores de células troncales mesenquimales en P1 y mantuvieron la expresión de estos marcadores hasta P4. No hubo diferencias significativas en el uso de ambas técnicas al comparar los valores de los marcadores de células troncales mesenquimales expresadas desde P1 a P4. Este estudio indica que las células epiteliales respiratorias derivadas de la concha nasal retienen algunas de las propiedades de células troncales mesenquimales, incluso después de pases seriados. Ambos métodos de inmunofenotipificación son comparables.
Subject(s)
Humans , Biomarkers/metabolism , Epithelial Cells/cytology , Nasal Mucosa/cytology , Turbinates/cytology , Cell Culture Techniques , Flow Cytometry , Immunohistochemistry , Mesenchymal Stem Cells/cytology , Phenotype , Tissue EngineeringABSTRACT
La pulpa dental es una fuente promisoria de células madre mesenquimales para ser utilizadas en terapia celular y medicina regenerativa. El desarrollo de métodos que permitan almacenar las células madre con mínimo compromiso de la viabilidad celular, capacidad de diferenciación y función es necesario para aplicaciones clínicas e investigación. El objetivo de este estudio fue evaluar si las células troncales depulpa dental humana (hDPSCs) aisladas y criopreservadas durante 1, 7 y 30 días conservan la viabilidad y expresiónde marcadores específicos de células troncales pos crio-preservación. Para esto, las hDPSCs se aislaron de 23pacientes sanos entre 18 y 31 años. La pulpa dental se disoció enzimáticamente, y las células CD105+ se separaron mediante el sistema Miltenyi. Posteriormente, las hDPSCs se criopreservaron utilizando el método de Kamath y de Papaccio, se evaluó la viabilidad pos crio-preservación porcitometría de flujo (7AAD) y la expresión de marcadores CD105+/ CD73+, CD34-/CD45-. El método de Papaccio, mostró mayor viabilidad celular a los 30 días (59,5 por ciento)comparado con el método de Kamath, a 1 día (65,5%) y 7 días (56%) respectivamente. Se observó mayor expresión de los marcadores CD105+/CD34- a 1 y 7 días pos-criopreservación con el método Kamath y CD105+/CD45- a los 3 tiempos decriopreservación. CD73+ presentó mayor expresión en las hDPSCs a las 24 horas y 7 días con el método de Kamath, y al mes con el método Papaccio. Estos resultados sugieren que las hDPSCs expresan marcadores de células troncales mesenquimales postcriopreservación. Sin embargo el tiempo de criopreservación podría modificar la expresión de los marcadores probablemente por alterarla configuración espacial de las proteínas de membrana celular; o por comprometer a las células a cierto grado de diferenciación.
Dental pulp is a promising source of mesenchymal stem cells for use in cell therapy and regenerative medicine. Methods for storing stem cells with minimum compromise of cell viability, differentiation capacity and function should be developed for clinical and research applications. The aim of this study was toevaluate whether human dental pulp stem cells (hDPSCs)isolated and cryopreserved for 1, 7 and 30 days maintain viability and expression of specific stem cell markers. Human dental pulp stem cells were isolated from 23 healthy patients aged 18 to 31 years. Dental pulp was enzymatically dissociated, and CD105+ cells were separated using the Miltenyi system.The hDPSCs were cryopreserved using the Kamath andPapaccio methods. Post-cryopreservation viability wasmeasured by flow cytometry (7AAD) and by the expression of the phenotype markers CD105+/ CD73+, CD34-/CD45-. The Papaccio method showed greater cell viability for cells that had been frozen for 30 days (59.5%) than the Kamath method (56.2%), while the Kamath method provided better results for 1 day (65.5%) and 7 days (56%). Post-cryopreservation expression of the markers CD105+/CD34- was greater after 1 and 7 days with the Kamath method and CD105+/CD45- were expressed after all 3 cryopreservation times. There was greaterexpression of CD73+ in the hDPSCs after 1 and 7 days with the Kamath method, and after 30 days with the Papaccio method. These results suggest that hDPSCs express mesenchymal stem cell markers after cryopreservation. However, cryopreservationtime may affect marker expression, probably by altering the spatialconfiguration of cell membrane proteins or by compromising cells at a certain level of differentiation.
Subject(s)
Humans , Male , Female , Adolescent , Young Adult , Cell Survival , Stem Cells/physiology , Cryopreservation/methods , Dental Pulp , Regenerative Medicine/trends , Culture Media , In Vitro Techniques , Phenotype , Data Interpretation, Statistical , Mesenchymal Stem Cell Transplantation/methodsABSTRACT
La ingeniería tisular basada en las células troncales de pulpa dental se considera como un enfoque prometedor para la odontología regenerativa, con el objetivo final de reemplazar morfológica y funcionalmente los tejidos periodontales y/o los dientes perdidos a través de la síntesis in vitro de sustitutos análogos tisulares o, incluso, de un diente humano denominado biodiente. Las células troncales de la pulpa dental representan una colonia de células adultas que tienen la capacidad de autorrenovación y diferenciación en diferentes linajes. El origen exacto de las células troncales de la pulpa dental no ha sido completamente determinado y estas células troncales parecen ser la fuente de los odontoblastos que contribuyen a la formación del complejo dentinopulpar. Recientemente, los logros obtenidos a partir de la investigación de las células troncales nos han permitido contemplar las posibles aplicaciones terapéuticas de las células troncales de la pulpa dental. Algunos estudios han demostrado que las células troncales de la pulpa dental son capaces de producir tejidos dentales in vivo, incluyendo la dentina, la pulpa dental y las estructuras de la corona. Mientras que otras investigaciones han demostrado que estas células troncales se diferencian in vitro e in vivo, por ejemplo, en osteoblastos, neuroblastos, condrocitos, fibroblastos y endotelio. En teoría, un biodiente sintetizado a partir de las células troncales de la pulpa dental debe ser la mejor opción para recuperar la totalidad de la estructura y función de un diente humano. El objetivo de este artículo de revisión es hacer una breve descripción de la localización, origen, aislamiento y marcadores candidatos de células troncales de pulpa dental, para así plantear las perspectivas de aplicación en la clínica odontológica.
Tissue engineering based on dental pulp stem cells is considered as a promising approach for regenerative dentistry. It purports the final target of morphologically and functionally replacing periodontal tissues and/or lost teeth by means of the in vitro synthesis of tissue-analog substitutes, or even a human tooth (called bio-tooth). Dental pulp stem cells represent a colony of adult cells which have the ability to auto-renovate and differentiate in different lineages. Dental pulp stem cells exact origin has yet to be fully determined; these stem cells seem to be the source of odontoblasts, which contribute to the formation of the dentin-pulp complex. Recently, achievements obtained through research conducted on stem cells, have allowed us to contemplate the possible therapeutic applications of dental pulp stem cells. Some studies have shown that dental pulp stem cells are able to produce in vivo dental tissues, including dental pulp and crown structures. Other research has demonstrated that these stem cells differentiate in vivo and in vitro into osteoblasts, neuroblasts, chondrocytes fibroblasts, and endothelium. In theory, a bio-tooth synthesized from autogenic dental pulp stem cells should be the best option to recover the whole structure and function of a human tooth. The aim of the present review article was to undertake a brief description of the location, origin, isolation and candidate markers of dental pulp stem cells in order to thus present application perspectives to be used in the dental clinic.
ABSTRACT
It is considered that healthy adult cartilage has little or no capacity for renewal, and that chondrocytes maintain a stable resting phenotype and resist proliferation and differentiation throughout life. Recently we found that cell turnover in lung cartilage is possible and that nestin-positive cells may have a role in it. In this paper, we report additional findings about chondrocyte renewal in lung cartilage. Lung specimens from CD1 mice at the age of 2, 6, 12, 18 or 24 months were fixed in 10% neutral-buffered formalin and paraffin-embedded. Nestin expression was examined by an immunohistochemical peroxidase-based method. We found nestin-positive cells inside of cartilage islets and cells in division very close from them. Our findings indicate that there exist nestin-positive mesenchymal stem cells in the adult that are able to differentiate into lung chondrocytes, perhaps to maintain homeostasis or repair damaged tissue. These findings may improve our knowledge about the cartilage biology and could provide new cell candidates for cartilage tissue engineering.
Se considera que el cartílago adulto sano tiene poca o ninguna capacidad para renovarse, y que sus condrocitos permanecen en un estado de reposo estable, careciendo de las propiedades de proliferación y diferenciación. Recientemente encontramos que el recambio celular en el cartílago pulmonar es posible y que células troncales positivas para nestin pudieran tener algún papel en el mismo. En este artículo, reportamos nuevos hallazgos acerca de la renovación de condrocitos en el cartílago pulmonar. Pulmones de ratones CD1 de 2, 6, 12, 18 o 24 meses de edad se fijaron en formalina amortiguada al 10% y se incluyeron en parafina. Se analizó la expresión de nestin utilizando un método inmunohistoquímico basado en un sistema de detección con peroxidasa. Encontramos células positivas para nestin en el interior de los islotes de cartílago y células en división muy cercanas a ellas. Estos hallazgos indican que existen células madre mesenquimales positivas para nestin en el adulto con capacidad para diferenciarse en condrocitos pulmonares, probablemente para mantener la homeostasis tisular o reparar daños en el tejido. Asimismo, estos hallazgos pueden aumentar nuestra comprensión acerca de las propiedades biológicas del cartílago y podrían proporcionar nuevos candidatos para la ingeniería celular en la terapia regenerativa en enfermedades de las articulaciones.
Subject(s)
Stem Cells/physiology , Cartilage/cytology , Chondrocytes/physiology , Nestin/metabolism , Lung/cytology , ImmunohistochemistryABSTRACT
As células-tronco embrionárias são capazes de se diferenciar em vários tipos celulares e podem viabilizar, futuramente, o tratamento para patologias degenerativas e deficiências. Este estudo teve como objetivo analisar as principais implicações bioéticas envolvidas na pesquisa com células-tronco embrionárias e foi elaborado através do levantamento bibliográfico de artigos disponibilizados pela Biblioteca Virtual em Saúde e pelo Portal de Periódicos CAPES. A análise dos artigos utilizados neste estudo demonstrou que a ciência ainda não é capaz de estabelecer quando se inicia a vida humana, que o uso de embriões para a obtenção de células-tronco embrionárias não é consenso entre os pesquisadores e que tratamentos médicos com células-tronco embrionárias ainda não são realidade. Todavia, é importante a realização e o avanço das pesquisas com células-tronco, mas não se pode esquecer que tais avanços não significam aplicação imediata, que podem não corresponder às expectativas geradas e que necessitam de um controle social eficaz.
Las células tronco-embrionarias son capaces de diferenciarse en varios tipos celulares y pueden usarse, en el futuro, para el tratamiento para patologías degenerativas y deficiencias. Este estudio tuvo por objetivo analizar las principales implicaciones bioéticas involucradas en la investigación con células troncales embrionarias y fue elaborado a través de la revisión bibliográfica de artículos en la Biblioteca Virtual em Saúde y en el Portal de Periódicos CAPES. El análisis de los artículos utilizados en este estudio demostró que la ciencia todavía no es capaz de establecer cuando se inicia la vida humana, que el uso de embriones para la obtención de células troncales embrionarias no es consenso entre los investigadores y que tratamientos médicos con células troncales embrionarias todavía no son realidad. Con todo, es importante la realización y el avance de las investigaciones con células troncales, pero no se puede olvidar que tales avances no significan aplicación inmediata, que pueden no corresponder a las expectativas creadas y que necesitan un control social eficaz.
Embryonic stem-cells are capable of differentiation in diverse cellular types and be used, in the future, for treating degenerative pathologies and deficiencies. This study aimed at analyzing the main bioethical implications of research with embryonic stem cells and was based on a bibliographic revision of articles from the Virtual Health Library and the CAPES Portal de Periódicos. This analysis demonstrated that science is still incapable of establishing when human life begins, that the use of embryos for obtaining cells does not achieve consensus among researchers and that medical treatment based on stem cells are still not a reality. It is important to stress the importance of studies with embryonic stem cells but advances do not mean immediate application that may not correspond to expectations and need social control.
Subject(s)
Humans , Bioethics , Embryonic Stem Cells , Ethics, Medical , Ethics, Research , Embryo Research/ethicsABSTRACT
Una célula madre (CM) es capaz de dividirse indefinidamente y diferenciarse en distintos tipos de células especializadas, no sólo morfológicamente sino también de forma funcional. A finales del siglo XX los histoembriólogos Boveri y Haeckel acuñaron el término de células madre (CM). Atendiendo a su origen, las CM se clasifican en embrionarias y adultas, en tanto que de acuerdo a su potencial y capacidad de diferenciación se clasifican en: totipotenciales, pluripotenciales, multipotenciales y unipotenciales. Dentro de las características principales de las CM se encuentran a) autorrenovación, debida a la actividad de la telomerasa; b) potencialidad, que es la capacidad de diferenciarse en otro tipo celular; c) baja inmunogenicidad, debido a una baja expresión del complejo principal de histocompatibilidad I (MHC I) y carencia de la expresión de MHC II. Las principales investigaciones que se han desarrollado con CM han sido con la finalidad de diferenciarlas in vitro hacia otros tejidos como: páncreas, condrocitos y cardiomiocitos, entre otros, con el objetivo de llegar a ser una fuente de reemplazo celular. Sin embargo, tienen otras aplicaciones, como el vehículo terapéutico de genes para enfermedades monogénicas o como vehículo de terapias antitumorales, además de la tecnología de CM pluripotentes inducidas (iPSC) que ha permitido evaluar la toxicidad en diversos fármacos.
A stem cell (SC) is capable to divide indefinitely and differentiate into several specialized cell types, not only morphologically but also functionally. The term of SC emerged at the late twentieth century, by histologists and embryologist Boveri and Haecker. According to their origin the SC are classified in embryonic and adult, while according to their potential and differentiation capacity, they are classified in: totipotential, pluripotential, multipotential and unipotential. The main SC features are: a) self-renewal, which is due to the telomerase activity; b) pluripotentiallity, which is their ability to differentiate into other cell types; c) low immunogenicity, due to the low expression of the major histocompatibility complex I (MHC I) and lack expression of MHCII. The major SC works have been developed with aimed to differentiate the SC in vitro to other tissues such as pancreas, chondrocytes and cardiomyocytes among others, in other to become a cell replacement source; however, there are other applications such as gene therapy vehicle for monogenic diseases, or as a vehicle for antitumor therapies. In additions, the induced pluripotent stem cells (iPSC) technology has allowed human toxicity evaluation of various drugs.
ABSTRACT
Los organismos multicelulares se desarrollan a partir de una sola célula: el cigoto. A lo largo de su ontogenia, las células que derivan del cigoto despliegan distintos programas celulares, los cuales son estabilizados por mecanismos epigenéticos. Los programas de las células troncales son más inclusivos, siendo mayor el silenciamiento que la activación de genes durante el proceso de diferenciación celular. Experimentalmente, se ha logrado que células en estado de diferenciación terminal reactiven el programa de células troncales y recuperen su pluripotencialidad, proceso llamado reprogramación. Esto despierta esperanzas en el avance de una medicina regenerativa con nuevas capacidades para el tratamiento de enfermedades crónicas, sin las restricciones éticas del uso de células embrionarias.
Multicellular organisms develop from one cell: the zygote. During ontogeny, cells derived from the zygote display different cellular programs that are stabilized through epigenetic mechanisms. The programs of stem cells seem more inclusive, and during the process of differentiation a larger number of genes are silenced than activated. The reactivation of pluripotency recovers of the stem cell program in terminally differentiated cells has been achieved experimentally. This process, called reprogramming, brings new hope for the development of a regenerative medicine with new capabilities for the treatment of chronic diseases, without the ethic restrains imposed by the use of embryonic cells.
Subject(s)
Humans , Pluripotent Stem Cells , Regenerative Medicine , Cellular Reprogramming , Octamer Transcription Factor-3 , SOXB1 Transcription Factors , Nanog Homeobox ProteinABSTRACT
Con el objeto de regenerar órganos y funciones se han estudiado las células troncales. Las células troncales adultas poseen la ventaja que pueden ser obtenidas de individuos adultos sin los problemas éticos que trae el uso de células embriónicas. La obtención de células troncales desde el tejido adiposo (ASCs) ha sido una revolución el tema ya que estas células pueden ser obtenidas en grandes cantidades, con mínimo disconfort y hasta con anestesia local. Si comparamos las ASCs versus las células troncales derivadas de la médula ósea (BM-MSCs) sus características fenotípicas y el potencial de diferenciación son muy similares. En esta revisión veremos la técnica de obtención de ACSs, sus características moleculares, su capacidad de diferenciación en los linajes mesodérmicos y no mesodérmicos, los estudios preclínicos y clínicos más importantes realizados, así como las perspectivas en el uso a futuro.
In order to regenerate organs and functions has become known to the stem cells. Adult stem cells have the advantage that can be obtained from adult individuals without the ethical problems that brings the use of embryonic cells. Obtaining stem cells from adipose tissue (ASCs) has been a revolution because these cells can be obtained in large quantities with minimal discomfort and even with local anesthesia. Comparing the ASCs versus stem cells derived from bone marrow (BM-MSCs) their phenotypic characteristics and potential for differentiation are very similar. In this review we focus on the technique for obtaining ASCs, its molecular characteristics, their capacity for differentiation in mesodermal and no-mesodermal lineages, the most relevant preclinical and clinical trials executed at this time, as well as prospects for future use.