Isolation and in vitro expansion of human articular chondrocytes for clinical application

Chrząstka to rodzaj tkanki łącznej wyjątkowo narażonej na uszkodzenia mechaniczne. Składa się z komórek chrzęstnych (chondrocytów) i macierzy zewnątrzkomórkowej bogatej w proteoglikany warunkujące jej własności mechanofizyczne. Ze względu na wysoką częstość urazów, szczególnie chrząstki stawowej, jak również liczne stany patologiczne, jej rekonstrukcja jest jednym z głównych celów medycyny regeneracyjnej i inżynierii tkankowej. Implantacja autologicznych chondrocytów (ang. ACI – Autologous Chondrocytes Implantation), także w powiązaniu z nośnikiem, jest już stosowana w wielu ośrodkach na świecie, jednak nadal problematyczne pozostaje zjawisko utraty fenotypu przez chondrocyty hodowane in vitro. Celem pracy była optymalizacja warunków hodowli ludzkich chondrocytów dla potencjalnego wykorzystania klinicznego, poprzez utrzymanie stopnia zróżnicowania komórek w hodowli in vitro lub jego przywrócenie w sposób trwały i kontrolowany. Realizowano go na dwa sposoby: poprzez dobranie odpowiednich warunków hodowli bądź odzyskiwanie fenotypu poprzedzone intensywną ekspansją in vitro. Zastosowanie pożywki z dodatkiem BMP4 umożliwiło zarówno zachowanie jak i odzyskanie fenotypu przez chondrocyty.

Cartilage is a type of connective tissue extremely exposed to mechanical injury. It consists of chondrocytes and extracellular matrix rich in proteoglycans, which provide mechanical strength. Reconstruction of articular cartilage is one of the main goals of regenerative medicine and tissue engineering due to the frequency of injury and illness. Autologous Chondrocyte Implantation (ACI) with or without scaffold is used worldwide but still the loss of chondrogenic phenotype remains an obstacle. The aim of this project was culture condition optimalization to retain or recover the chondrogenic phenotype in a stable and controlled manner. It was conducted by choosing the best culture medium for intensive in vitro expansion followed by redifferentiation. Culture medium supplementation with BMP4 provided the most promising results for the maintenance of the chondrogenic phenotype as well as preventing its loss.