Repositorio UFRO · Omeka S

Engineering an Integrated Bioprocess to Produce Human Dental Pulp Stem Cell-Alginate-Based Bone Organoids

Primer Autor	Zamorano, Mauricio
Título	Engineering an Integrated Bioprocess to Produce Human Dental Pulp Stem Cell-Alginate-Based Bone Organoids
Editorial	MDPI
Revista	INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
Lenguaje	en
Resumen	Bone tissue engineering (BTE) emerged as a practical approach to tackle prosthetic industry limitations. We merge aspects from developmental biology, engineering and medicine with the aim to produce fully functional bone tissue. Mesenchymal stem cells have the capability of self-renewal and specific lineage differentiation. Herein lies their potential for BTE. Among MSCs, human dental pulp stem cells have a higher proliferation rate, shorter doubling times, lower cellular senescence, and enhanced osteogenesis than hBM-SCs under specific conditions. In addition, these cells are readily accessible and can be extracted through a subtle extraction procedure. Thus, they garner fewer moral concerns than most MSCs available and embody a promising cell source for BTE therapies able to replace hBM-MSCs. Interestingly, their study has been limited. Conversely, there is a need for their further study to harness their true value in BTE, with special emphasis in the design of bioprocesses able to produce viable, homogenous bone constructs in a clinical scale. Here, we study the osteogenic differentiation of hDPSCs encapsulated in alginate hydrogels under suspended culture in a novel perfusion bioreactor. The system is compared with traditional 3D static and fed-batch culture methodologies. The novel system performed better, producing higher alkaline phosphatase activity, and more homogeneous, dense and functional bone constructs. Additionally, cell constructs produced by the in-house-designed system were richer in mature osteoblast-like and mineralizing osteocyte-like cells. In conclusion, this study reports the development of a novel bioprocess able to produce hDPSC-based bone-like constructs, providing new insights into hDPSCs' therapeutic potential and a system able to be transferred from the laboratory bench into medical facilities.La ingeniería de tejidos óseos (ITO) surgió como un enfoque práctico para abordar las limitaciones de la industria protésica. Combinamos aspectos de la biología del desarrollo, la ingeniería y la medicina con el objetivo de producir tejido óseo completamente funcional. Las células madre mesenquimales (CMM) tienen la capacidad de autorrenovación y diferenciación de linaje específica. Aquí reside su potencial para la ITO. Entre las CMM, las células madre de pulpa dental humana presentan una mayor tasa de proliferación, tiempos de duplicación más cortos, menor senescencia celular y osteogénesis mejorada que las CMM de médula ósea humana (CMMOh) en condiciones específicas. Además, estas células son fácilmente accesibles y pueden extraerse mediante un procedimiento de extracción sencillo. Por lo tanto, generan menos preocupaciones éticas que la mayoría de las CMM disponibles y representan una fuente celular prometedora para terapias de ITO, capaz de reemplazar a las CMMOh. Curiosamente, su estudio ha sido limitado. Por el contrario, es necesario profundizar en su investigación para aprovechar su verdadero valor en la ITO, con especial énfasis en el diseño de bioprocesos capaces de producir estructuras óseas viables y homogéneas a escala clínica. En este estudio, analizamos la diferenciación osteogénica de células madre de la pulpa dental humana (hDPSC) encapsuladas en hidrogeles de alginato mediante cultivo en suspensión en un novedoso biorreactor de perfusión. El sistema se compara con las metodologías tradicionales de cultivo estático 3D y por lotes alimentados. El nuevo sistema mostró un mejor rendimiento, produciendo una mayor actividad de fosfatasa alcalina y estructuras óseas más homogéneas, densas y funcionales. Además, las estructuras celulares producidas por el sistema diseñado internamente fueron más ricas en células osteoblásticas maduras y osteocitos mineralizantes. En conclusión, este estudio describe el desarrollo de un nuevo bioproceso capaz de producir estructuras óseas basadas en hDPSC, aportando nuevos conocimientos sobre el potencial terapéutico de las hDPSC y un sistema que puede transferirse del laboratorio a centros médicos.
Tipo de Recurso	artículo original
Description	bone tissue engineering alginate organoids perfusion bioreactor human dental pulp stem cells
doi	10.3390/ijms26094348
Formato Recurso	pdf
Palabras Claves	OSTEOGENIC DIFFERENTIATION IN-VITRO BIOREACTOR EXPRESSION CULTURE PROLIFERATION CULTIVATION CONSTRUCTS OSTEOCYTE GROWTH
Ubicación del archivo	http://dx.doi.org/10.3390/ijms26094348
Materias	OSTEOGENIC DIFFERENTIATION IN-VITRO BIOREACTOR EXPRESSION CULTURE PROLIFERATION CULTIVATION CONSTRUCTS OSTEOCYTE GROWTH
Disciplinas de la OCDE	Ingeniería Médica Biotecnología Relacionada con la Salud Biología Celular
Versión del recurso (Recomendado-único)	versión publicada
Tipo de ruta	dorada verde
Access Rights	acceso abierto
Derechos de acceso	acceso abierto
Id de Web of Science	WOS:001486446800001
Título de la cita (Recomendado-único)	Engineering an Integrated Bioprocess to Produce Human Dental Pulp Stem Cell-Alginate-Based Bone Organoids
Identificador del recurso (Mandatado-único)	artículo original
Editorial	MDPI
Revista/Libro	INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
Categoría WOS	Biochemistry & Molecular Biology Chemistry, Multidisciplinary
Idioma	en
ISSN	1661-6596
License	CC BY 4.0
Condición de la licencia (Recomendado-repetible)	CC BY 4.0
Entidad financiadora	Chilean National Research and Development Agency (ANID)#Chilean National Research and Development Agency (ANID) Fondecyt program
Referencia del Financiador (Mandatado si es aplicable-repetible)	Chilean National Research and Development Agency (ANID) [11230701, 1240197] Chilean National Research and Development Agency (ANID) Fondecyt program
Formato	pdf