Harnessing Wharton’s jelly stem cell differentiation into bone -like nodule on calcium phosphate substrate without osteoinductive factors

Autor: Camille Boulagnon-Rombi, Fouzia Boulmedais, Halima Kerdjoudj, Grégory Francius, S. Mechiche Alami, D. Laurent Maquin, Joseph Hemmerlé, Hassan Rammal, F. Lazar, Richard Drevet, Jean-Claude Voegel, Pierre Schaaf, Sophie C. Gangloff, Frédéric Velard
Přispěvatelé: Biomatériaux et inflammation en site osseux - EA 4691 (BIOS), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-SFR CAP Santé (Champagne-Ardenne Picardie Santé), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV), Ingénierie Moléculaire et Physiopathologie Articulaire (IMoPA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL), Hôpital universitaire Robert Debré [Reims], Laboratoire des Composants PEM (LCPEM), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Biomatériaux et Bioingénierie (BB), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biomatériaux : Processus biophysiques et biologiques aux interfaces, Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Faculté de Chirurgie Dentaire-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour l'Environnement (LCPME), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Charles Sadron (ICS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique, Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
Calcium Phosphates
0301 basic medicine
Materials science
Biocompatibility
Surface Properties
Cellular differentiation
Aucun
Biomedical Engineering
chemistry.chemical_element
Biocompatible Materials
02 engineering and technology
Calcium
Microscopy
Atomic Force
cytology
drug effects
Biochemistry
Regenerative medicine
Bone and Bones
Biomaterials
03 medical and health sciences
Osseointegration
Osteogenesis
Wharton's jelly
Humans
Wharton Jelly
Bone regeneration
Molecular Biology
ultrastructure
Cells
Cultured
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Osteoblasts
Stem Cells
Cell Differentiation
General Medicine
[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry
021001 nanoscience & nanotechnology
3. Good health
Cell biology
030104 developmental biology
chemistry
pharmacology
Stem cell
0210 nano-technology
Type I collagen
Biotechnology
Biomedical engineering
Zdroj: Acta Biomaterialia
Acta Biomaterialia, Elsevier, 2017, 49, pp.575-589. ⟨10.1016/j.actbio.2016.11.042⟩
Acta Biomaterialia, 2017, 49, pp.575-589. ⟨10.1016/j.actbio.2016.11.042⟩
ISSN: 1742-7061
DOI: 10.1016/j.actbio.2016.11.042⟩
Popis: An important aim of bone regenerative medicine is to design biomaterials with controlled chemical and topographical features to guide stem cell fate towards osteoblasts without addition of specific osteogenic factors. Herein, we find that sprayed bioactive and biocompatible calcium phosphate substrates (CaP) with controlled topography induce, in a well-orchestrated manner, Wharton's jelly stem cells (WJ-SCs) differentiation into osteoblastic lineage without any osteogenic supplements. The resulting WJ-SCs commitment exhibits features of native bone, through the formation of three-dimensional bone-like nodule with osteocyte-like cells embedded into a mineralized type I collagen. To our knowledge, these results present the first observation of a whole differentiation process from stem cell to osteocytes-like on a synthetic material. This suggests a great potential of sprayed CaP and WJ-SCs in bone tissue engineering. These unique features may facilitate the transition from bench to bedside and the development of successful engineered bone. Designing materials to direct stem cell fate has a relevant impact on stem cell biology and provides insights facilitating their clinical application in regenerative medicine. Inspired by natural bone compositions, a friendly automated spray-assisted system was used to build calcium phosphate substrate (CaP). Sprayed biomimetic solutions using mild conditions led to the formation of CaP with controlled physical properties, good bioactivity and biocompatibility. Herein, we show that via optimization of physical properties, CaP substrate induce osteogenic differentiation of Wharton's jelly stem cells (WJ-SCs) without adding osteogenic supplement factors. These results suggest a great potential of sprayed CaP and WJ-SCs in bone tissue engineering and may facilitate the transition from bench to beside and the development of clinically successful engineered bone. journal article research support, non-u.s. gov't 2017 02 2016 11 22 imported
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: