Strategies for enhancing the accumulation and retention of extracellular matrix in tissue-engineered cartilage cultured in bioreactors.
バイオリアクターで培養した組織工学軟骨における細胞外マトリックスの蓄積と保持を高める戦略 (機械翻訳の邦題)
記録の確認項目
- 研究デザイン
- その他の原著論文
- 対象
- ヒト
- 出版年
- 2011
- 出典
- doi.org
- 抄録の表示
- 表示あり
- 出版状態
- 有効な記録
- 状態確認日
- 2026/08/17
- 収集日
- 2026/08/04
- 鮮度
- 確認期限内
- 確認段階
- 自動処理
- 記録状態
- 公開
日本語要約(機械生成)
組織工学軟骨の生産では、グリコサミノグリカン(GAG)やII型コラーゲンなどの主要成分が合成・蓄積され、不溶性の細胞外マトリックス(ECM)を形成する。しかし培養中に新生組織から高分子成分が培地中に放出され、生合成資源の浪費となる。本研究では、灌流バイオリアクターでヒト軟骨細胞をポリグリコール酸(PGA)足場に播種し、最大5週間培養してECM保持を改善する戦略を検討した。プロテオグリカンのサイズと完全性の解析から、完全長のアグリカンがタンパク分解なしに組織から剥離することが示された。低流速(0.075 mL/min)および漸増流速(0.075-0.2 mL/min)の適用により、0.2 mL/minの一定流速と比較して、より大きなコンストラクトが得られ、ECM中のGAG保持率が4.0〜4.4倍、組織中のGAG濃度が4.8〜5.2倍増加した。また、バイオリアクター培養前にフラスコで5日間プレ培養することでGAG保持が改善された。一方、アルギン酸ヒドロゲルを注入したPGA足場では、流速やプレ培養の影響は有意ではなかった。本研究は、ECM保持を標的とした足場とバイオリアクターの培養戦略により、軟骨の品質を大幅に改善できることを示した。
この要約は公開抄録のみを根拠にAIが機械的に生成したものです。正確な内容は原文を確認してください。
抄録
Production of tissue-engineered cartilage involves the synthesis and accumulation of key constituents such as glycosaminoglycan (GAG) and collagen type II to form insoluble extracellular matrix (ECM). During cartilage culture, macromolecular components are released from nascent tissues into the medium, representing a significant waste of biosynthetic resources. This work was aimed at developing strategies for improving ECM retention in cartilage constructs and thus the quality of engineered tissues produced in bioreactors. Human chondrocytes seeded into polyglycolic acid (PGA) scaffolds were cultured in perfusion bioreactors for up to 5 weeks. Analysis of the size and integrity of proteoglycans in the constructs and medium showed that full-sized aggrecan was being stripped from the tissues without proteolytic degradation. Application of low (0.075 mL min(-1)) and gradually increasing (0.075-0.2 mL min(-1)) medium flow rates in the bioreactor resulted in the generation of larger constructs, a 4.0-4.4-fold increase in the percentage of GAG retained in the ECM, and a 4.8-5.2-fold increase in GAG concentration in the tissues compared with operation at 0.2 mL min(-1). GAG retention was also improved by pre-culturing seeded scaffolds in flasks for 5 days prior to bioreactor culture. In contrast, GAG retention in PGA scaffolds infused with alginate hydrogel did not vary significantly with medium flow rate or pre-culture treatment. This work demonstrates that substantial improvements in cartilage quality can be achieved using scaffold and bioreactor culture strategies that specifically target and improve ECM retention.
MeSH
DOI 10.1371/journal.pone.0023119
PMID 21858004
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