Гіпотермічне зберігання сфероїдів на основі мезенхімальних стромальних клітин за температури 22°C
Ключові слова:
сфероїди, мезенхімальні стромальні клітини, гіпотермічне зберігання, актинові філаменти, життєздатність, метаболічна активністьАнотація
Сфероїди, утворені з мезенхімальних стромальних/стовбурових клітин (МСК), забезпечують оптимальне мікросередовище для клітинного потенціалу та підтримки стовбуровості, а також є перспективними структурами для розробки релевантних дослідних моделей і клітинних терапій. Практичне застосування потребує розробки ефективних методів зберігання сфероїдів. Зберігання за температури 22°C може бути безпечним і зручним для короткочасного транспортування сфероїдів на основі МСК. У роботі визначено, що сфероїди з МСК жирової тканини людини, можуть зберігатися за температури 22°C до 7 діб з ефективним збереженням життєздатності, метаболічної активності, здатності до прикріплення та диференціювання. Доведено, що формування сфероїдів супроводжується реорганізацією цитоскелета клітин, зменшенням розміру і метаболічної активності МСК що є вкрай важливим для розвитку стійкості сфероїдів до умов зберігання за температури навколишнього середовища.
Probl Cryobiol Cryomed 2024; 34(2):186–200
Посилання
Alvarez-Pérez J, Ballesteros P, Cerdán S. Microscopic images of intraspheroidal pH by 1H magnetic resonance chemical shift imaging of pH sensitive indicators. MAGMA. 2005; 18(6): 293-301. CrossRef
Bahsoun S, Coopman K, Akam EC. Quantitative assessment of the impact of cryopreservation on human bone marrow-derived mesenchymal stem cells: up to 24 h post-thaw and beyond. Stem Cell Res Ther [Internet]. 2020 Dec 14 [cited 2024 Sep 10]; 11(1): 540. Available from: https://stemcellres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13287-020-02054-2 CrossRef
Bara JJ, Richards RG, Alini M, et al. Concise review: Bone marrow-derived mesenchymal stem cells change phenotype following in vitro culture: implications for basic research and the clinic. Stem Cells. 2014; 32(7): 1713-23. CrossRef
Campagnoli C, Roberts IA, Kumar S, et al. Identification of mesenchymal stem/progenitor cells in human first-trimester fetal blood, liver, and bone marrow. Blood. 2001; 98(8): 2396-402. CrossRef
Chatterjee A, Saha D, Niemann H, et al. Effects of cryopreservation on the epigenetic profile of cells. Cryobiology. 2017; 74: 1-7. CrossRef
Chen Y, Yu B, Xue G, et al. Effects of storage solutions on the viability of human umbilical cord mesenchymal stem cells for transplantation. Cell Transplant. 2013; 22(6): 1075-86. CrossRef
Cheng NC, Chen SY, Li JR, et al. Short-term spheroid formation enhances the regenerative capacity of adipose-derived stem cells by promoting stemness, angiogenesis, and chemotaxis. Stem Cells Transl Med. 2013; 2(8): 584-94. CrossRef
Chinnadurai R, Garcia MA, Sakurai Y, et al. Actin cytoskeletal disruption following cryopreservation alters the biodistribution of human mesenchymal stromal cells in vivo. Stem Cell Reports. 2014; 3(1): 60-72. CrossRef
Corwin WL, Baust JM, Baust JG, et al. Characterization and modulation of human mesenchymal stem cell stress pathway response following hypothermic storage. Cryobiology. 2014; 68(2): 215-26. CrossRef
Curcio E, Salerno S, Barbieri G, et al. Mass transfer and metabolic reactions in hepatocyte spheroids cultured in rotating wall gas-permeable membrane system. Biomaterials. 2007; 28(36): 5487-97. CrossRef
Dankberg, F, Persidsky, MD. A test of granulocyte membrane integrity and phagocytic function. Cryobiology. 1976; 13 (4): 430-2. CrossRef
Davies OG, Smith AJ, Cooper PR, et al. The effects of cryopreservation on cells isolated from adipose, bone marrow and dental pulp tissues. Cryobiology. 2014; 69(2): 342-7. CrossRef
Eleuteri S, Fierabracci A. Insights into the Secretome of Mesenchymal Stem Cells and Its Potential Applications. Int J Mol Sci [Internet]. 2019 Sep 17 [cited 2024 Sep 2]; 20(18): 4597. Available from: https://www.mdpi.com/1422-0067/20/18/4597 CrossRef
Erices AA, Allers CI, Conget PA, et al. Human cord bloodderived mesenchymal stem cells home and survive in the marrow of immunodeficient mice after systemic infusion. Cell Transplant. 2003; 12(6): 555-61. CrossRef
Foty R. A simple hanging drop cell culture protocol for generation of 3D spheroids. J Vis Exp [Internet]. 2011 May 6 [cited 2024 Sep 21]; (51): 2720. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3197119/ CrossRef
García-Sánchez D, Fernández D, Rodríguez-Rey JC, et al. Enhancing survival, engraftment, and osteogenic potential of mesenchymal stem cells. World J Stem Cells. 2019; 11(10): 748-63. CrossRef
Ge J, Guo L, Wang S, et al. The size of mesenchymal stem cells is a significant cause of vascular obstructions and stroke. Stem Cell Rev Rep. 2014; 10(2): 295-303. CrossRef
Gordiyenko OI, Kovalenko IF, Rogulska OY, et al. Theory-based cryopreservation mode of mesenchymal stromal cell spheroids. Cryobiology [Internet]. 2024 Jun [cited 2024 Oct 9]; 115:104906. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011224024000610 CrossRef
Guo L, Zhou Y, Wang S, et al. Epigenetic changes of mesenchymal stem cells in three-dimensional (3D) spheroids. J Cell Mol Med. 2014; 18(10): 2009-19. CrossRef
Jiang B; Yan L; Miao Z; et al. Spheroidal formation preserves human stem cells for prolonged time under ambient conditions for facile storage and transportation. Biomaterials 2017; 133: 275-86. CrossRef
Le Blanc K, Ringdén O. Immunobiology of human mesenchymal stem cells and future use in hematopoietic stem cell transplantation. Biol Blood Marrow Transplant. 2005; 11(5):321-34. CrossRef
Li Y, Dong Y, Ran Y, et al. Three-dimensional cultured mesenchymal stem cells enhance repair of ischemic stroke through inhibition of microglia. Stem Cell Res Ther [Internet]. 2021 Jun 21 [cited 2024 Sep 22]; 12(1): 358 Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8218508/ CrossRef
Liang X, Ding Y, Zhang Y, et al. Paracrine mechanisms of mesenchymal stem cell-based therapy: current status and perspectives. Cell Transplant. 2014; 23(9): 1045-59. CrossRef
Liu Y, Muñoz N, Tsai AC, et al. Metabolic Reconfi guration Supports Reacquisition of Primitive Phenotype in Human Mesenchymal Stem Cell Aggregates. Stem Cells. 2017; 35(2): 398-410. CrossRef
Murphy KC, Hung BP, Browne-Bourne S, et al. Measurement of oxygen tension within mesenchymal stem cell spheroids. J R Soc Interface [Internet]. 2017 Feb [cited 2024 Sep 12]; 14(127): 20160851. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5332570/ CrossRef
Pattappa G, Heywood HK, de Bruijn JD, et al. The metabolism of human mesenchymal stem cells during proliferation and differentiation. J Cell Physiol. 2011. 226(10): 2562-70. CrossRef
Petrenko YA, Gorokhova NA, Tkachova EN, et al. The reduction of Alamar Blue by peripheral blood lymphocytes and isolated mitochondria. Ukr Biokhim Zh. 2005; 77(5): 100-5. PubMed
Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, et al. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999; 284(5411): 143-7. CrossRef
Rovere M, Reverberi D, Arnaldi P, et al. Spheroid size influences cellular senescence and angiogenic potential of mesenchymal stromal cell-derived soluble factors and extracellular vesicles. Front Bioeng Biotechnol [Internet]. 2023 Dec 12 [cited 2024 Sep 18]; 11: 1297644. Available from: https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2023.1297644/full CrossRef
Sotirov R, Kostadinova M, Pashova S, et al. Morphology of Mesenchymal Stem Cells in 3D spheroids. Acta morphologica et anthropologica. 2018; 25: 90-6.
Tsai AC, Liu Y, Yuan X, et al. Compaction, fusion, and functional activation of three-dimensional human mesenchymal stem cell aggregate. Tissue Eng Part A. 2015; 21(9-10): 1705-19. CrossRef
Wiehe JM, Kaya Z, Homann JM, et al. GMP-adapted overexpression of CXCR4 in human mesenchymal stem cells for cardiac repair. Int J Cardiol. 2013; 167(5): 2073-81. CrossRef
Wu YD, Li M, Liao X, et al. Effects of storage culture media, temperature and duration on human adipose-derived stem cell viability for clinical use. Mol Med Rep. 2019; 19(3): 2189-201. CrossRef
Yoshino M, Kajiya M, Yoshii H, et al. Distinctive biological properties between mesenchymal stem cell spheroids and clumps of mesenchymal stem cells/extracellular matrix complexes in 3D culture systems. Appl Sci [Internet]. 2023 Nov 29 [cited 2024 Sep 20]; 13(23): 12790. Available from: https://www.mdpi.com/2076-3417/13/23/12790 CrossRef
Zhang Q, Nguyen AL, Shi S, et al. Three-dimensional spheroid culture of human gingiva-derived mesenchymal stem cells enhances mitigation of chemotherapy-induced oral mucositis. Stem Cells Dev. 2012; 21(6): 937-47. CrossRef
Zhou Y, Chen H, Li H, et al. 3D culture increases pluripotent gene expression in mesenchymal stem cells through relaxation of cytoskeleton tension. J Cell Mol Med. 2017; 21(6): 1073-84. CrossRef
Zuk PA, Zhu M, Ashjian P, et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 2002; 13(12): 4279-95. CrossRef
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
