三次元軟骨培養系を用いた脱分化小腸軟骨細胞の表現型再分化

Phenotypic redifferentiation of dedifferentiated microtia chondrocytes through a three-dimensional chondrogenic culture system.

• Aijuan He
• Anqi Ye
• Nan Song
• Ninghua Liu
• Guangdong Zhou
• Yanqun Liu
• Xinhai Ye

抄録

小腸患者の軟骨細胞は、オーリクルの組織工学のための貴重な細胞源である。しかし、微小筋軟骨細胞の脱分化は、臨床応用のための障害となっている。三次元（3D）培養システムや軟骨成長因子の使用などの戦略は、健康な個体からの脱分化軟骨細胞の再分化を誘導することに成功している。しかし、これらの戦略が、ゲノム上の欠陥を持つ可能性のあるミクロティア患者由来の軟骨細胞にも同様の効果があるかどうかは不明である。この問題に対処するために、再分化微小筋軟骨細胞（ＤＭＣ）を３Ｄ軟骨培養系で４〜８週間培養し、その再分化特性を調べ、再分化微小筋軟骨細胞（ＲＭＣ）を生成させた。再分化の程度と経過を予測するために、異なる時期のRMCを採取し、細胞形態、細胞増殖、パセージング時のII型コラーゲン発現、および軟骨増殖能を調べました。我々は、3次元軟骨培養システムは、効果的にそれらが成熟した軟骨を再生することを可能にする、再分化、機能的な軟骨細胞になるようにDMCsを誘導することができることを示しています。さらに、RMCsは、6～8週間の軟骨培養系での培養後、その完全な元の機能を達成しました。興味深いことに、微小軟骨細胞の再分化は時間依存的な傾向を示した。3D軟骨培養システムがDMCsのRMCsへの移行を制御する主要なメカニズムは不明のままであるが、本研究は微小筋軟骨細胞についてのより深い洞察を提供し、組織工学的に設計されたオーリクルの臨床的な翻訳を促進する。

Chondrocytes from microtia patients are a valuable cell source for the tissue-engineering of auricles. However, dedifferentiation of microtia chondrocytes remains an obstacle for clinical translation. Strategies, such as three-dimensional (3D) culture systems, and the use of chondrogenic growth factors, have successfully induced redifferentiation of dedifferentiated chondrocytes from healthy individuals. However, it remains unknown whether these strategies are similarly effective for microtia patient-derived chondrocytes, which may carry genomic defects. To address this issue, dedifferentiated microtia chondrocytes (DMCs) were cultured in a 3D chondrogenic culture system for 4-8 weeks to investigate their redifferentiated properties and to generate redifferentiated microtia chondrocytes (RMCs). To predict the degree and course of redifferentiation, RMCs at different time points were harvested and examined for cell morphology, cell proliferation, type II collagen expression at passaging, and chondrogenic capacity. We show that a 3D chondrogenic culture system can effectively induce DMCs to become redifferentiated, functional chondrocytes, enabling them to regenerate mature cartilage. Furthermore, RMCs achieved their full original function after culture in the chondrogenic culture system for 6-8 weeks. Interestingly, redifferentiation of microtia chondrocytes exhibited a time-dependent trend. Although the primary mechanism by which the 3D chondrogenic culture system regulated the transition of DMCs into RMCs remains unknown, the current study provides deeper insight into microtia chondrocytes and promotes clinical translation of tissue-engineered auricles.

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