Nanovibrational stimulation inhibits osteoclastogenesis and enhances osteogenesis in co-cultures.
Nanovibrational stimulation inhibits osteoclastogenesis and enhances osteogenesis in co-cultures.
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DOI：
10.1038/s41598-021-02139-9
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发表时间：
2021-11-23
影响因子：
4.6
通讯作者：
Dalby MJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kennedy JW;Tsimbouri PM;Campsie P;Sood S;Childs PG;Reid S;Young PS;Meek DRM;Goodyear CS;Dalby MJ
骨重建模型在药物发现中可能是有用的，特别是如果该模型是在破骨细胞活性降低的情况下复制骨再生的模型。在这里，我们使用纳米振动刺激来实现这一点，在3D共培养的原代人骨祖细胞和破骨细胞祖细胞。我们发现，1000 Hz的频率，40 nm的振幅振动减少破骨细胞的形成和活性在人单核CD14+血细胞。此外，在原代人骨髓基质细胞和骨髓造血细胞的共培养物中，这种纳米级振动既增强了骨生成又减少了破骨细胞生成。此外，我们使用代谢组学来鉴定Akt（蛋白激酶C）作为潜在的介体。已知Akt通过转化生长因子β 1（TGFβ1）和骨形态发生蛋白2（BMP 2）参与骨分化，并通过鸟嘌呤核苷酸结合蛋白亚基α13（Gα13）参与破骨细胞活性降低。经过进一步验证，我们的纳米振动生物反应器可用于帮助提供用于药物筛选的人性化3D模型。
Models of bone remodelling could be useful in drug discovery, particularly if the model is one that replicates bone regeneration with reduction in osteoclast activity. Here we use nanovibrational stimulation to achieve this in a 3D co-culture of primary human osteoprogenitor and osteoclast progenitor cells. We show that 1000 Hz frequency, 40 nm amplitude vibration reduces osteoclast formation and activity in human mononuclear CD14+ blood cells. Additionally, this nanoscale vibration both enhances osteogenesis and reduces osteoclastogenesis in a co-culture of primary human bone marrow stromal cells and bone marrow hematopoietic cells. Further, we use metabolomics to identify Akt (protein kinase C) as a potential mediator. Akt is known to be involved in bone differentiation via transforming growth factor beta 1 (TGFβ1) and bone morphogenetic protein 2 (BMP2) and it has been implicated in reduced osteoclast activity via Guanine nucleotide-binding protein subunit α13 (Gα13). With further validation, our nanovibrational bioreactor could be used to help provide humanised 3D models for drug screening.
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影响因子：
14
作者：
Hayden, Rebecca S.;Quinn, Kyle P.;Alonzo, Carlo A.;Georgakoudi, Irene;Kaplan, David L.
通讯作者：
Kaplan, David L.
DOI：
10.2106/00004623-200205000-00003
发表时间：
2002-05-01
影响因子：
5.3
作者：
Ahlmann, E;Patzakis, M;Holtom, P
通讯作者：
Holtom, P
影响因子：
4.1
作者：
Kim, Chi Hyun;You, Lidan;Jacobs, Christopher R.
通讯作者：
Jacobs, Christopher R.
影响因子：
2.3
作者：
Feng, Lifang;Liu, Xiaohan;Wu, Lin
通讯作者：
Wu, Lin
DOI：
10.1098/rsta.1965.0051
发表时间：
1965-01-01
影响因子：
--
作者：
KELL, GS;WHALLEY, E
通讯作者：
WHALLEY, E