Μελέτη των μοριακών μηχανισμών διαφοροποίησης in vitro
Authors: Κατωπόδης Χαράλαμπος 
Published: January 2014

Σε αντίθεση με τις μονόστιβες καλλιέργειες κυττάρων το τρισδιάστατο σύστημα (3-D) καλλιέργειας κυττάρων μέσα σε ινίδια κολλαγόνου τύπου Ι έχει την ικανότητα να δημιουργεί πειραματικές συνθήκες παρόμοιες με εκείνες που παρουσιάζονται στους ιστούς. Στόχος του πρώτου μέρους ήταν η μελέτη της έκφρασης ειδικών οστεοβλαστικών γονιδίων όπως το κολλαγόνο τύπου Ι, η οστεοκαλσίνη, ο cbfa1 και η bmp-7 σε μονόστιβα συστήματα καλλιέργειας κυττάρων σε σύγκριση με την έκφρασή τους στο τρισδιάστατο σύστημα καλλιέργειας σε οστεοβλαστικού τύπου κύτταρα (MG-63). Ανιχνεύθηκε και ποσοτικοποιήθηκε η έκφραση των γονίδιων σε επίπεδο m RNA. Η καλλιέργεια των κυττάρων MG-63 μέσα στο 3-D σύστημα προκάλεσε αύξηση στην έκφραση του cbfa1 μετά από δύο εβδομάδες καλλιέργειας και στην έκφραση της bmp-7 μετά από τέσσερις εβδομάδες καλλιέργειας. Έτσι, το τρισδιάστατο σύστημα καλλιέργειας κυττάρων σε κολλαγόνο τύπου Ι αποτελεί αξιόπιστο μοντέλο για την μελέτη της διαφοροποίησης των οστεοβλαστών in vitro κυρίως στα πρώτα στάδια της διαφοροποίησης όπου τα γονίδια cbfa1 και bmp-7 παίζουν σημαντικό ρόλο. Κατά το δεύτερο μέρος χρησιμοποιήσαμε το τρισδιάστατο σύστημα κολλαγόνου για να μελετήσουμε τη γεφύρωση οστικών ελλειμμάτων στην διάφυση της κερκίδας κονίκλου που προκαλούνται χειρουργικά in vivo 5-20% των καταγμάτων εμφανίζουν καθυστερημένη πώρωση ή καταλήγουν σε ψευδάρθρωση. Προκειμένου να ελεγχθεί η ικανότητα του συστήματος να επιτύχει γεφύρωση πλήρωση οστικών ελλειμμάτων και πώρωση κατάγματος που υπό άλλες συνθήκες θα ήταν αδύνατη το τρισδιάστατο σύστημα με MG-63 τοποθετήθηκε σε οστικά ελλείμματα κερκίδας κονίκλων τύπου Νέας Ζηλανδίας. Η διαδικασία αυτή προκάλεσε την πλήρη γεφύρωση οστικών ελλειμμάτων με άριστης ποιότητας οστίτη ιστό. Η επιτυχής διαμόρφωση οστικού περιβάλλοντος ομοιάζων προς τον οστίτη ιστό επιτρέπει in vitro την ανάπτυξη ενός απλού στη μεθοδολογία και εφαρμογή συστήματος οστικής πώρωσης σε πειραματόζωα αλλά και τη δυνατότητα ανάπτυξης ανθρώπινων οστεοβλαστών εντός του τρισδιάστατου συστήματος και πιθανής μελλοντικής χρήσης σαν μέτρο για την θεραπεία της οστικής ψευδάρθρωσης γεφύρωσης οστικών ελλειμμάτων. Τέλος, στο τρίτο μέρος χρησιμοποιήσαμε το τρισδιάστατο σύστημα κολλαγόνου για να μελετήσουμε την οστική μετάσταση που περισσότερο από το 90% των ασθενών με ανεπτυγμένο καρκίνο του προστάτη δίνουν τελικά. Πρόσφατα οι οστεοβλάστες αποδείχτηκε ότι εκφράζουν ένα μέλος της οικογένειας των TNF γνωστό ως RANKL ο οποίος είναι ένας παράγοντας της μεμβράνης που αλληλεπιδρά με την OPG έναν διαλυτό δευτερεύον υποδοχέα για τον RANKL προλαβαίνοντας την εγκατάσταση οστεολυτικών αλλοιώσεων στα οστά παρότι δεν προλαμβάνει την υποδόρια αύξηση του όγκου in vivo. Στη παρούσα εργασία αποδείξαμε ότι η παρουσία των MG-63 οστεοβλαστικού τύπου κυττάρων στο 3-D σύστημα κολλαγόνου καλλιέργειας κυττάρων διεγείρει σημαντικά την έκφραση της OPG στα PC-3 προστατικά καρκινικά κύτταρα. Δείξαμε ότι οι παράγοντες που σχετίζονται με το μικροπεριβάλλον των οστών δεν έδειξαν καμία επίδραση στην έκφραση των Runx2 και OPG στα PC-3. Συμπερασματικά η αύξηση της έκφρασης της OPG στα PC-3 όταν συγκαλλιεργούνται με οστεοβλαστικού τύπου κύτταρα δείχνει ότι η OPG ίσως παίζει ένα σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη οστεοβλαστικών αντιδράσεων στο μικροπεριβάλλον της οστικής μετάστασης.