Published December 8, 2021 | Version v1
Publication Open

Migratory chondroprogenitors retain superior intrinsic chondrogenic potential for regenerative cartilage repair as compared to human fibronectin derived chondroprogenitors

Creators

  • 1. Christian Medical College & Hospital
  • 2. King's College London
  • 3. Royal Adelaide Hospital

Description

Cell-based therapy for articular hyaline cartilage regeneration predominantly involves the use of mesenchymal stem cells and chondrocytes. However, the regenerated repair tissue is suboptimal due to the formation of mixed hyaline and fibrocartilage, resulting in inferior long-term functional outcomes. Current preclinical research points towards the potential use of cartilage-derived chondroprogenitors as a viable option for cartilage healing. Fibronectin adhesion assay-derived chondroprogenitors (FAA-CP) and migratory chondroprogenitors (MCP) exhibit features suitable for neocartilage formation but are isolated using distinct protocols. In order to assess superiority between the two cell groups, this study was the first attempt to compare human FAA-CPs with MCPs in normoxic and hypoxic culture conditions, investigating their growth characteristics, surface marker profile and trilineage potency. Their chondrogenic potential was assessed using mRNA expression for markers of chondrogenesis and hypertrophy, glycosaminoglycan content (GAG), and histological staining. MCPs displayed lower levels of hypertrophy markers (RUNX2 and COL1A1), with normoxia-MCP exhibiting significantly higher levels of chondrogenic markers (Aggrecan and COL2A1/COL1A1 ratio), thus showing superior potential towards cartilage repair. Upon chondrogenic induction, normoxia-MCPs also showed significantly higher levels of GAG/DNA with stronger staining. Focused research using MCPs is required as they can be suitable contenders for the generation of hyaline-like repair tissue.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتضمن العلاج القائم على الخلايا لتجديد الغضروف الزجاجي المفصلي في الغالب استخدام الخلايا الجذعية الوسيطة والخلايا الغضروفية. ومع ذلك، فإن أنسجة الإصلاح المجددة دون المستوى الأمثل بسبب تكوين الغضروف الزجاجي والغضروف الليفي المختلطين، مما يؤدي إلى نتائج وظيفية رديئة على المدى الطويل. تشير الأبحاث ما قبل السريرية الحالية إلى الاستخدام المحتمل لمسببات الغضروف المشتقة من الغضروف كخيار قابل للتطبيق لشفاء الغضروف. تظهر مقايسات التصاق الفيبرونيكتين المشتقة من الكوندروبروجينات (FAA - CP) ومقايسات الكوندروبروجينات المهاجرة (MCP) ميزات مناسبة لتكوين الغضروف الجديد ولكن يتم عزلها باستخدام بروتوكولات متميزة. من أجل تقييم التفوق بين المجموعتين الخلويتين، كانت هذه الدراسة هي المحاولة الأولى لمقارنة FAA - CPs البشرية مع MCPs في ظروف الثقافة السوية ونقص الأكسجة، والتحقيق في خصائص نموها، وملف تعريف علامة السطح وفاعلية الخطوط الثلاثية. تم تقييم إمكاناتهم الكوندروجينية باستخدام تعبير الحمض النووي الريبوزي المرسال لعلامات تكوين الغضروف والتضخم ومحتوى الجليكوزامينوجليكان (GAG) والتلطيخ النسيجي. أظهرت MCPS مستويات أقل من علامات التضخم (RUNX2 و COL1A1)، مع إظهار Normoxia - MCP مستويات أعلى بكثير من العلامات الكوندروجينية (Aggrecan ونسبة COL2A1/COL1A1)، مما يدل على إمكانات متفوقة نحو إصلاح الغضروف. عند التحريض الغضروفي، أظهرت Normoxia - MCPs أيضًا مستويات أعلى بكثير من الكمامة/الحمض النووي مع تلطيخ أقوى. هناك حاجة إلى إجراء أبحاث مركزة باستخدام MCPs لأنها يمكن أن تكون منافسة مناسبة لتوليد أنسجة إصلاح شبيهة بالهيالين.

Translated Description (French)

La thérapie cellulaire pour la régénération du cartilage hyalin articulaire implique principalement l'utilisation de cellules souches mésenchymateuses et de chondrocytes. Cependant, le tissu de réparation régénéré est sous-optimal en raison de la formation d'un mélange de hyaline et de fibrocartilage, ce qui entraîne des résultats fonctionnels à long terme inférieurs. Les recherches précliniques actuelles indiquent que l'utilisation potentielle de chondroprogéniteurs dérivés du cartilage est une option viable pour la guérison du cartilage. Les chondroprogéniteurs dérivés du test d'adhésion à la fibronectine (FAA-CP) et les chondroprogéniteurs migrateurs (MCP) présentent des caractéristiques adaptées à la formation de néocartilage, mais sont isolés à l'aide de protocoles distincts. Afin d'évaluer la supériorité entre les deux groupes cellulaires, cette étude a été la première tentative de comparer les FAA-CP humaines avec les MCP dans des conditions de culture normoxiques et hypoxiques, en étudiant leurs caractéristiques de croissance, leur profil de marqueur de surface et leur puissance trilinéaire. Leur potentiel chondrogénique a été évalué en utilisant l'expression de l'ARNm pour les marqueurs de la chondrogénèse et de l'hypertrophie, la teneur en glycosaminoglycane (GAG) et la coloration histologique. Les MCP présentaient des niveaux inférieurs de marqueurs d'hypertrophie (RUNX2 et COL1A1), la normoxie-MCP présentant des niveaux significativement plus élevés de marqueurs chondrogéniques (Aggrecan et rapport COL2A1/COL1A1), montrant ainsi un potentiel supérieur pour la réparation du cartilage. Lors de l'induction chondrogénique, les PCM normoxiques ont également montré des niveaux significativement plus élevés de GAG/ADN avec une coloration plus forte. Une recherche ciblée utilisant les MCP est nécessaire car ils peuvent être des candidats appropriés pour la génération de tissu de réparation de type hyalin.

Translated Description (Spanish)

La terapia basada en células para la regeneración del cartílago hialino articular implica predominantemente el uso de células madre mesenquimales y condrocitos. Sin embargo, el tejido de reparación regenerado es subóptimo debido a la formación de hialina y fibrocartílago mixtos, lo que resulta en resultados funcionales inferiores a largo plazo. La investigación preclínica actual apunta hacia el uso potencial de condroprogenitores derivados del cartílago como una opción viable para la curación del cartílago. Los condroprogenitores derivados del ensayo de adhesión de fibronectina (FAA-CP) y los condroprogenitores migratorios (MCP) exhiben características adecuadas para la formación de neocartílago, pero se aíslan utilizando protocolos distintos. Con el fin de evaluar la superioridad entre los dos grupos de células, este estudio fue el primer intento de comparar las FAA-CP humanas con las MCP en condiciones de cultivo normóxicas e hipóxicas, investigando sus características de crecimiento, perfil de marcadores superficiales y potencia de trilinaje. Su potencial condrogénico se evaluó utilizando la expresión de ARNm para marcadores de condrogénesis e hipertrofia, contenido de glucosaminoglucanos (GAG) y tinción histológica. Los MCP mostraron niveles más bajos de marcadores de hipertrofia (RUNX2 y COL1A1), con normoxia-MCP mostrando niveles significativamente más altos de marcadores condrogénicos (Aggrecan y relación COL2A1/COL1A1), mostrando así un potencial superior hacia la reparación del cartílago. Tras la inducción condrogénica, las PCM de normoxia también mostraron niveles significativamente más altos de GAG/ADN con una tinción más fuerte. Se requiere una investigación centrada en el uso de MCP, ya que pueden ser candidatos adecuados para la generación de tejido de reparación de tipo hialino.

Files

s41598-021-03082-5.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7a7c49dfd360b38cc0d7aaaa0ca651ad
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحتفظ السلالات الغضروفية المهاجرة بإمكانيات غضروفية المنشأ فائقة لإصلاح الغضروف المتجدد مقارنة بالسلالات الغضروفية المشتقة من الفيبرونيكتين البشري
Translated title (French)
Les chondroprogénateurs migrateurs conservent un potentiel chondrogénique intrinsèque supérieur pour la réparation régénérative du cartilage par rapport aux chondroprogénateurs dérivés de la fibronectine humaine
Translated title (Spanish)
Los condroprogenitores migratorios conservan un potencial condrogénico intrínseco superior para la reparación regenerativa del cartílago en comparación con los condroprogenitores derivados de la fibronectina humana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4200414669
DOI
10.1038/s41598-021-03082-5

Is supplement to
https://openalex.org/W4205708517 (Other)
https://openalex.org/W2884831574 (Other)
https://openalex.org/W2735378601 (Other)
https://openalex.org/W2528604743 (Other)
https://openalex.org/W2370817931 (Other)
https://openalex.org/W2323623764 (Other)
https://openalex.org/W2165593288 (Other)
https://openalex.org/W2162802213 (Other)
https://openalex.org/W2110792647 (Other)
https://openalex.org/W2032186898 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W104976773
  • https://openalex.org/W108031548
  • https://openalex.org/W1574176693
  • https://openalex.org/W1596826280
  • https://openalex.org/W1605962148
  • https://openalex.org/W1975178500
  • https://openalex.org/W1979731706
  • https://openalex.org/W1982423027
  • https://openalex.org/W1985745207
  • https://openalex.org/W1988005968
  • https://openalex.org/W1990880194
  • https://openalex.org/W1991199800
  • https://openalex.org/W1995414292
  • https://openalex.org/W1995449145
  • https://openalex.org/W2005615653
  • https://openalex.org/W2011038175
  • https://openalex.org/W2013148027
  • https://openalex.org/W2025371271
  • https://openalex.org/W2030493675
  • https://openalex.org/W2043268383
  • https://openalex.org/W2057597564
  • https://openalex.org/W2075887100
  • https://openalex.org/W2077825333
  • https://openalex.org/W2082966405
  • https://openalex.org/W2085609942
  • https://openalex.org/W2091444368
  • https://openalex.org/W2092899356
  • https://openalex.org/W2108434819
  • https://openalex.org/W2108582427
  • https://openalex.org/W2111222524
  • https://openalex.org/W2113512478
  • https://openalex.org/W2142394651
  • https://openalex.org/W2142608252
  • https://openalex.org/W2148552557
  • https://openalex.org/W2161915238
  • https://openalex.org/W2273464554
  • https://openalex.org/W2320325392
  • https://openalex.org/W2339089464
  • https://openalex.org/W2395903840
  • https://openalex.org/W2410420058
  • https://openalex.org/W2538112709
  • https://openalex.org/W2687988891
  • https://openalex.org/W2740325870
  • https://openalex.org/W2744149796
  • https://openalex.org/W2891521436
  • https://openalex.org/W2907760167
  • https://openalex.org/W2935822001
  • https://openalex.org/W2948013203
  • https://openalex.org/W2949698807
  • https://openalex.org/W2950247790
  • https://openalex.org/W2952697263
  • https://openalex.org/W2953292010
  • https://openalex.org/W3008560672
  • https://openalex.org/W3025200175
  • https://openalex.org/W3041192724
  • https://openalex.org/W3081498208
  • https://openalex.org/W3087276428
  • https://openalex.org/W3157857570
  • https://openalex.org/W4240822619
  • https://openalex.org/W81758297