عنوان پایان‌نامه
نقش مسیر پیام رسانی TGF-بتا در تمایز استخوانی سلول های بنیادی کشت داده شده روی داربست زیست تخریب پذیر نانو ساختار
- رشته تحصیلی
- زیست‌شناسی-علوم جانوری - تکوینی جانوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6229;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74383;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6229;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74383
- تاریخ دفاع
- ۰۸ مهر ۱۳۹۴
- دانشجو
- زهرا آذرمگین
- استاد راهنما
- بهمن زینلی, احسان سیدجعفری اولیائی نژاد
- چکیده
- یکی از محورهای اصلی در مهندسی بافت استخوان طراحی یک داربست مناسب است که بتواند به عنوان بستر سلول‌ها و در حکم ماتریکس خارج سلولی ایفای نقش کند و به صورت هوشمندی سرنوشت سلول‌ها را به سمت استخوانی شدن کنترل نماید. برای آنکه چنین داربستی بتواند به صورت کاربردی در درمان‌های کلینیکی مورد استفاده قرار بگیرد لازم است تا مسیرهایی که توسط آن در سلول‌ها مهار یا فعال می‌شود و به این ترتیب تمایز استخوانی به راه انداخته می‌شود، مورد شناسایی قرار بگیرد. مطالعات زیادی نشان می‌دهد که مسیر پیام رسانی Transforming Growth Factor-?، یکی از مسیر‌های تاثیر گذار در کنترل تمایز استخوانی است. در این پژوهش به منظور شیبه‌سازی ماتریکس خارج سلولی بافت استخوانی، داربست‌های نانولیفی پلی‌لاکتاید و نیز پلی‌لاکتاید با پوششی از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش الکتروریسی ساخته شد و خصوصیات سطحی، مقاومت کششی و میزان آبدوستی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان در شرایط in vitro و تحت القای محیط تمایزی استخوانی، روی داربست‌ها کشت داده شده و میزان رشد و تکثیر سلول ها توسط تست MTT و میزان تمایز استخوانی سلول‌ها به واسطه اندازه‌گیری میزان رسوب کلسیم خارج سلولی تعیین گردید. همچنین به منظور بررسی فعالیت مسیر پیام رسانی TGF?، در محیط سلول های کشت داده شده بر داربست ها، از القا کننده و مهار کننده این مسیر استفاده شد و به منظور ارزیابی تمایز استخوانی، تست آلکالین فسفاتاز و اندازه‌گیری میزان رسوب کلسیم خارج سلولی انجام شد.بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد داربست‌ها دارای ساختار نانولیفی با الیافی با قطر یکنواخت و مسطح بودند و اصلاحات سطحی تغییری در ساختار آنها ایجاد نکرد. همچنین این تصاویر نشان دادند که در داربست nHA ذرات هیدروکسی آپاتیت به خوبی روی سطح پخش شده و حفرات را مسدود نکردند. همچنین آزمون بررسی ماندگاری سلول‌ها (MTT) روی داربست نشان داد این داربست‌ها دارای زیست سازگاری مناسبی می‌باشند.پس از تایید پتانسیل خوب داربست‌ها در القای تمایز استخوانی در سلول‌های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان با تست میزان رسوب کلسیم خارج سلولی، نقش مسیر TGF? در القای تمایز استخوانی در سلول‌های کشت داده شده روی این داربست‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مربوط به این قسمت نشان داد در مراحل ابتدایی تمایز، مسیر پیام رسانی TGF? در القای تمایز استخوانی نقش مهاری ایفا می‌کند اما در مراحل پایانی، تمایز القا شده در سلول‌ها مستقل از فعالیت این مسیر عمل می‌کند.
- Abstract
- Many studies show that the members of TGF beta superfamily such as TGF betas and BMPs, have critical role in the differentiation of mesenchymal stem cells and inducing bone formation. But the exact mechanism which through TGF beta induces osteogenesis is not really recognized. Since there are limitations regarding in vitro studies, to mimic in vivo niche of stem cells for a more real and applicable result, electrospinnig method was performed and poly(l-Lactide, PLLA) scaffolds were fabricated. Then the surface of nanofibers was coated with nanohydroxyapatite(nHA). The structure of nanofibrous scaffolds was also characterized via scanning electron microscopy, tensile strength measurments, contact angle and infra red spectroscopy. To identify whether the scaffolds are biocompatible and osteoconductive, MTT assay and calcium deposition mesurements were performed respectively. As results showed the scaffolds were biocompatible and osteoconductive, we used them to understand the role of transforming growth factor ? signaling pathway on the osteogenesis. For this purpose Bone marrow mesenchymal stem cells were cultured on nanofibrous scaffolds in vitro under osteogenic medium. To induce and inhibit of TGF? signaling pathway activity, Human recombinant TGF?1 and SB431542 small molecule were used respectively. Finally osteogenic differentiation was analyzed by measuring alkaline phosphatase enzyme activity and extracellular calcium deposition. Our results suggest that in early stage of osteogenesis, PLLA and nHA scaffolds induce osteogenesis via inhibiting of TGF? signaling pathway activity but in late stage, induced osteogenesis is independent from TGF? pathway activity. Key words: osteogenic differentiation, nanofibrous scaffold, TGF-? signaling pathway
