Natural and Synthetic Materials for Self-Renewal, Long-Term Maintenance, and Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells

Advanced Healthcare Materials

Volumn 4, Issue 16, 2015, Pages 2342-2359

  Dzhoyashvili, Nina A ^a,b   Shen, Sanbing ^a,c   Rochev, Yury A ^a,b  

^a NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND   (Ireland)

^b Network of Excellence for Functional Biomaterials (NFB)   (Ireland)

^c Regenerative Medicine Institute   (Ireland)

Author keywords

Biomaterials; Differentiation; Induced pluripotent stem cells; Self renewal; Tissue engineering

Indexed keywords

BIOMATERIALS; COST ENGINEERING; CYTOLOGY; DIAGNOSIS; DIFFERENTIATION (CALCULUS); DISEASE CONTROL; MAINTENANCE; PATIENT TREATMENT; SCHEDULING; STEM CELLS; TISSUE; TISSUE ENGINEERING;

BIOPHYSICAL PROPERTIES; CELLULAR BEHAVIORS; DISEASE PROGRESSION; INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS; LONG-TERM MAINTENANCES; SELF RENEWAL; SYNTHETIC BIOMATERIALS; SYNTHETIC MATERIALS;

CELL ENGINEERING;

BIOMATERIAL;

ARTICLE; BIOLOGICAL MONITORING; BONE TISSUE; CARTILAGE; CELL DIFFERENTIATION; CELL EXPANSION; CELL FUNCTION; CELL INTERACTION; CELL RENEWAL; CLINICAL EFFECTIVENESS; CULTURE MEDIUM; DIAGNOSTIC ACCURACY; DISEASE COURSE; EPITHELIUM; GERM LINE; HEART; HUMAN; IN VITRO STUDY; IN VIVO STUDY; LIVER; MEDICAL ETHICS; MEDICAL TECHNOLOGY; NONHUMAN; NUCLEAR REPROGRAMMING; PANCREATIC TISSUE; PATIENT SAFETY; PLURIPOTENT STEM CELL; PRIORITY JOURNAL; REGENERATIVE MEDICINE; REGULATORY MECHANISM; RISK REDUCTION; SMOOTH MUSCLE; STEM CELL TRANSPLANTATION; TISSUE ENGINEERING; VASCULAR TISSUE; CELL SELF-RENEWAL; CYTOLOGY; DRUG EFFECTS; INDUCED PLURIPOTENT STEM CELL; TUMOR MICROENVIRONMENT;

BIOCOMPATIBLE MATERIALS; CELL DIFFERENTIATION; CELL SELF RENEWAL; CELLULAR MICROENVIRONMENT; HUMANS; INDUCED PLURIPOTENT STEM CELLS; TISSUE ENGINEERING;

EID: 84954365052     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201400798     Document Type: Article

References (98)

1. A. D. Lopez, C. C. Murray, Nat. Med. 1998, 4, 1241.
2. A. D. Woolf, B. Pfleger, Bull. World Health Organ. 2003, 81, 646.
3. A. Efimenko, N. Dzhoyashvili, N. Kalinina, T. Kochegura, R. Akchurin, V. Tkachuk, Y. Parfyonova, Stem Cells Transl. Med. 2014, 3, 32.
4. N. A. Dzhoyashvili, A. Efimenko, T. N. Kochegura, N. I. Kalinina, N. V. Koptelova, O. Sukhareva, M. V. Shestakova, R. S. Akchurin, V. A. Tkachuk, Y. V. Parfyonova, J. Transl. Med. 2014, 12, 337.
5. S. Ohmine, K. A. Squillace, K. A. Hartjes, M. C. Deeds, A. S. Armstrong, T. Thatava, T. Sakuma, A. Terzic, Y. Kudva, Y. Ikeda, Aging 2012, 4, 60.
6. K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell 2006, 126, 663.
7. B. P. Levi, S. J. Morrison, Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 2008, 73, 539.
8. S. He, D. Nakada, S. J. Morrison, Annu Rev Cell Dev Biol. 2009, 25, 377.
9. Z. N. Zhang, Y. Xu, Cell Regen. 2012, 1, 5.
10. I. M. Verma, N. Somia, Nature 1997, 389, 239.
11. T. Hollon, Am. J. Ophthalmol. 2000, 129, 701.
12. E. Check, Nature 2005, 433, 561.
13. K. F. Buckland, G. H. Bobby, Adv. Drug Delivery Rev. 2014, 73, 162.
14. B. Groß, M. Sgodda, M. Rasche, A. Schambach, G. Göhring, B. Schlegelberger, B. Greber, T. Linden, D. Reinhardt, T. Cantz, J. H. Klusmann, Curr. Mol. Med. 2013, 13, 765.
15. J. Wang, Q. Gu, J. Hao, D. Bai, L. Liu, X. Zhao, Z. Liu, L. Wang, Q. Zhou, Genomics Proteomics Bioinformatics 2013, 11, 304.
16. I. M. Lorenzo, A. Fleischer, D. Bachiller, Stem Cell Rev. 2013, 9, 435.
17. M. Angel, M. F. Yanik, PLoS One 2010, 5, e11756.
18. J. Li, W. Song, G. Pan, J. Zhou, J. Hematol. Oncol. 2014, 7, 50.
19. S. H. Moon, K. Ban, C. Kim, S. S. Kim, J. Byun, M. K. Song, I. H. Park, S. P. Yu, Y. S. Yoon, Int. J. Cardiol. 2013, 168, 41.
20. S. Kawagoe, T. Higuchi, X. L. Meng, Y. Shimada, H. Shimizu, R. Hirayama, T. Fukuda, H. Chang, T. Nakahata, S. Fukada, H. Ida, H. Kobayashi, T. Ohashi, Y. Eto, Mol. Genet. Metab. 2011, 104, 123.
21. L. Zhou, W. Wang, Y. Liu, J. Fernandez de Castro, T. Ezashi, B. P. Telugu, R. M. Roberts, H. J. Kaplan, D. C. Dean, Stem Cells 2011, 29, 972.
22. S. K. Mallanna, S. A. Duncan, Curr. Protoc. Stem Cell Biol. 2013, 26, Unit 1G.4.
23. M. S. Javed, N. Yaqoob, M. Iwamuro, N. Kobayashi, T. Fujiwara, J. Coll. Physicians Surg. Pak. 2014, 24, 91.
24. K. W. McCracken, J. C. Howell, J. M. Wells, J. R. Spence, Nat. Protoc. 2011, 6, 1920.
25. Y. Liu, L. F. Charles, T. I. Zarembinski, K. I. Johnson, S. K. Atzet, R. L. Wesselschmidt, M. E. Wight, L. T. Kuhn, Macromol Biosci. 2012, 12, 1034.
26. G. Chen, D. R. Gulbranson, Z. Hou, J. M. Bolin, V. Ruotti, M. D. Probasco, K. Smuga-Otto, S. E. Howden, N. R. Diol, N. E. Propson, R. Wagner, G. O. Lee, J. Antosiewicz-Bourget, J. M. Teng, J. A. Thomson, Nat. Methods 2011, 8, 424.
27. Y. Miyazaki, S. Futaki, H. Suemori, Y. Taniguchi, M. Yamada, M. Kawasaki, M. Hayashi, H. Kumagai, N. Nakatsuji, K. Sekiguchi, E. Kawase, Nat. Commun. 2012, 3, 1236.
28. M. Nakagawa, Y. Taniguchi, S. Senda, N. Takizawa, T. Ichisaka, K. Asano, A. Morizane, D. Doi, J. Takahashi, M. Nishizawa, Y. Yoshida, T. Toyoda, K. Osafune, K. Sekiguchi, S. Yamanaka, Sci. Rep. 2014, 4, 3594.
29. M. Nagaoka, K. Si-Tayeb, T. Akaike, S. A. Duncan, BMC Dev. Biol. 2010, 10, 60.
30. J. J. Yang, J. F. Liu, T. Kurokawa, K. Kitada, J. P. Gong, J. Tissue Eng. Regen. Med. 2012, DOI: 10.1002/term.1640.
31. Y. Deng, X. Zhang, Y. Zhao, S. Liang, A. Xu, X. Gao, F. Deng, J. Fang, S. Wei, Carbohydr. Polym. 2014, 101, 36.
32. Y. Deng, X. Zhang, X. Zhao, Q. Li, Z. Ye, Z. Li, Y. Liu, Y. Zhou, H. Ma, G. Pan, D. Pei, J. Fang, S. Wei, Acta Biomater. 2013, 9, 8840.
33. S. Jin, H. Yao, J. L. Weber, Z. K. Melkoumian, K. Ye, PLoS One 2012, 7, e50880.
34. E. J. van der Gaag, M. T. Leccia, S. K. Dekker, N. L. Jalbert, D. M. Amodeo, H. R. Byers, J. Invest. Dermatol. 2002, 118, 246.
35. C. Grashoff, B. D. Hoffman, M. D. Brenner, R. Zhou, M. Parsons, M. T. Yang, M. A. McLean, S. G. Sligar, C. S. Chen, T. Ha, M. A. Schwartz, Nature 2010, 466, 263.
36. J. Yang, M. Yamato, T. Shimizu, H. Sekine, K. Ohashi, M. Kanzaki, T. Ohki, K. Nishida, T. Okano, Biomaterials 2007, 28, 5033.
37. M. E. Nash, X. Fan, W. M. Carroll, A. V. Gorelov, F. P. Barry, G. Shaw, Y. A. Rochev, Stem. Cell Rev. 2013, 9, 148.
38. M. E. Nash, W. M. Carroll, D. Velasco, J. Gomez, A. V. Gorelov, D. Elezov, A. Gallardo, Y. A. Rochev, C. Elvira, J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 2013, 24, 253.
39. Y. Lei, D. V. Schaffer, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, E5039-48.
40. H. Nandivada, L. G. Villa-Diaz, K. S. O'Shea, G. D. Smith, P. H. Krebsbach, J. Lahann, Nat. Protoc. 2011, 6, 1037.
41. L. G. Villa-Diaz, H. Nandivada, J. Ding, N. C. Nogueira-de-Souza, P. H. Krebsbach, K. S. O'Shea, J. Lahann, G. D. Smith, Nat. Biotechnol. 2010, 28, 581.
42. L. G. Villa-Diaz, S. E. Brown, Y. Liu, A. M. Ross, J. Lahann, J. M. Parent, P. H. Krebsbach, Stem Cells 2012, 30, 1174.
43. W. Shi, D. Nie, G. Jin, W. Chen, L. Xia, X. Wu, X. Su, X. Xu, L. Ni, X. Zhang, X. Zhang, J. Chen, Biomaterials 2012, 33, 3119.
44. S. Gao, P. Zhao, C. Lin, Y. Sun, Y. Wang, Z. Zhou, D. Yang, X. Wang, H. Xu, F. Zhou, L. Cao, W. Zhou, K. Ning, X. Chen, J. Xu, Tissue Eng. Part A. 2014, 20, 1271.
45. F. Khayyatan, S. Nemati, S. Kiani, S. H. Emami, H. Baharvand, Cell J. 2014, 16, 53.
46. H. Baharvand, N. Z. Mehrjardi, M. Hatami, S. Kiani, M. Rao, M. M. Haghighi, Int. J. Dev. Biol. 2007, 51, 371.
47. L. N. Novikova, J. Pettersson, M. Brohlin, M. Wiberg, L. N. Novikov, Biomaterials 2008, 29, 1198.
48. Y. C. Kuo, M. J. Huang, Biomaterials 2012, 33, 5672.
49. T. Uemura, K. Takamatsu, M. Ikeda, M. Okada, K. Kazuki, Y. Ikada, H. A. Nakamura, Biomed. Mater. Eng. 2011, 21, 333.
50. Y. C. Kuo, C. C. Wang, Colloids Surf. B Biointerfaces 2013, 104, 194.
51. Y. C. Kuo, Y. H. Chang, Colloids Surf. B Biointerfaces 2013, 102, 405.
52. Y. C. Kuo, C. C. Lin, Colloids Surf. B Biointerfaces 2013, 103, 595.
53. Y. Wei, W. Zeng, R. Wan, J. Wang, Q. Zhou, S. Qiu, S. R. Singh, Eur. Cell Mater. 2012, 23, 1.
54. N. Bigdeli, C. Karlsson, R. Strehl, S. Concaro, J. Hyllner, A. Lindahl, Stem Cells 2009, 27, 1812.
55. Y. Liu, A. J. Goldberg, J. E. Dennis, G. A. Gronowicz, L. T. Kuhn, PLoS One 2012, 7, e33225.
56. G. Bilousova, D. H. Jun, K. B. King, S. De Langhe, W. S. Chick, E. C. Torchia, K. S. Chow, D. J. Klemm, D. R. Roop, S. M. Majka, Stem Cells 2011, 29, 206.
57. L. Zou, Y. Luo, M. Chen, G. Wang, M. Ding, C. C. Petersen, R. Kang, F. Dagnaes-Hansen, Y. Zeng, N. Lv, Q. Ma, D. Q. Le, F. Besenbacher, L. Bolund, T. G. Jensen, J. Kjems, W. T. Pu, C. Bünger, Sci. Rep. 2013, 3, 2243.
58. A. J. Ambard, L. Mueninghoff, J. Prosthodont. 2006, 15, 321.
59. J. Jansen, E. Ooms, N. Verdonschot, J. Wolke, Orthop. Clin. North. Am. 2005, 36, 89.
60. M. P. Ginebra, M. Espanol, E. B. Montufar, R. A. Perez, G. Mestres, Acta Biomater. 2010, 6, 2863.
61. M. Tang, W. Chen, J. Liu, M. D. Weir, L. Cheng, H. H. Xu, Tissue Eng. Part A 2014, 20, 1295.
62. J. Liu, W. Chen, Z. Zhao, H. H. Xu, Biomaterials 2013, 34, 7862.
63. N. Hibino, D. R. Duncan, A. Nalbandian, T. Yi, Y. Qyang, T. Shinoka, C. K. Breuer, J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 2012, 143, 696.
64. S. Sundaram, J. One, J. Siewert, S. Teodosescu, L. Zhao, S. Dimitrievska, H. Qian, A. H. Huang, L. Niklason, Stem Cells Transl. Med. 2014, 3, 1535.
65. C. Xie, J. Hu, H. Ma, J. Zhang, L. J. Chang, Y. E. Chen, P. X. Ma, Biomaterials 2011, 32, 4369.
66. K. H. So, Y. J. Han, H. Y. Park, J. G. Kim, D. J. Sung, Y. M. Bae, B. C. Yang, S. B. Park, S. K. Chang, E. Y. Kim, S. P. Park, Int. J. Cardiol. 2011, 153, 277.
67. M. Iwamuro, T. Komaki, Y. Kubota, M. Seita, H. Kawamoto, T. Yuasa, J. M. Shahid, R. A. Hassan, W. A. Hassan, S. Nakaji, Y. Nishikawa, E. Kondo, K. Yamamoto, I. J. Fox, N. Kobayashi, Cell Transplant. 2010, 19, 841.
68. T. Yamazoe, N. Shiraki, M. Toyoda, N. Kiyokawa, H. Okita, Y. Miyagawa, H. Akutsu, A. Umezawa, Y. Sasaki, K. Kume, S. Kume, J. Cell. Sci. 2013, 126, 5391.
69. A. Shaer, N. Azarpira, M. H. Karimi, Appl. Biochem. Biotechnol. 2014, 174, 242.
70. T. Thatava, T. J. Nelson, R. Edukulla, T. Sakuma, S. Ohmine, J. M. Tonne, S. Yamada, Y. Kudva, A. Terzic, Y. Ikeda, Gene Ther. 2011, 18, 283.
71. T. Richardson, P. N. Kumta, I. Banerjee, Tissue Eng. Part A. 2014, 20, 3198.
72. D. Franck, E. S. Gil, R. M. Adam, D. L. Kaplan, Y. G. Chung, C. R. Estrada Jr., J. R. Mauney, PLoS One 2013, 8, e56237.
73. S. Wu, J. Johansson, P. Damdimopoulou, M. Shahsavani, A. Falk, O. Hovatta, A. Rising, Biomaterials 2014, 35, 8496.
74. A. M. Singh, D. Reynolds, T. Cliff, S. Ohtsuka, A. L. Mattheyses, Y. Sun, L. Menendez, M. Kulik, S. Dalton, Cell Stem Cell 2012, 10, 312.
75. S. Rodin, A. Domogatskaya, S. Ström, E. M. Hansson, K. R. Chien, J. Inzunza, O. Hovatta, K. Tryggvason, Nat. Biotechnol. 2010, 28, 611.
76. K. Takayama, Y. Nagamoto, N. Mimura, K. Tashiro, F. Sakurai, M. Tachibana, T. Hayakawa, K. Kawabata, H. Mizuguchi, Stem Cell Rep. 2013, 1, 322.
77. T. J. Rowland, L. M. Miller, A. J. Blaschke, E. L. Doss, A. J. Bonham, S. T. Hikita, L. V. Johnson, D. O. Clegg, Stem Cells Dev. 2010, 19, 1231.
78. H. N. Suh, H. J. Han, J. Cell. Physiol. 2011, 226, 3422.
79. H. Y. Li, C. Y. Liao, K. H. Lee, H. C. Chang, Y. J. Chen, K. C. Chao, S. P. Chang, H. Y. Cheng, C. M. Chang, Y. L. Chang, S. C. Hung, Y. J. Sung, S. H. Chiou, Cell Transplant. 2011, 20, 893.
80. Y. Li, M. Liu, Y. Yan, S. T. Yang, World J. Stem Cells 2014, 6, 11.
81. Y. Liu, X. Wang, D. S. Kaufman, W. Shen, Biomaterials 2011, 32, 8058.
82. D. A. Brafman, C. Phung, N. Kumar, K. Willert, Cell Death Differ. 2013, 20, 369.
83. S. Higuchi, T. M. Watanabe, K. Kawauchi, T. Ichimura, H. Fujita, J. Biosci. Bioeng. 2014, 117, 749.
84. F. Chowdhury, Y. Li, Y. C. Poh, T. Yokohama-Tamaki, N. Wang, T. S. Tanaka, PLoS One 2010, 5, e15655.
85. S. Musah, S. A. Morin, P. J. Wrighton, D. B. Zwick, S. Jin, L. L. Kiessling, ACS Nano 2012, 6, 10168.
86. C. O. Heras-Bautista, A. Katsen-Globa, N. E. Schloerer, S. Dieluweit, O. M. Abd El Aziz, G. Peinkofer, W. A. Attia, M. Khalil, K. Brockmeier, J. Hescheler, K. Pfannkuche, Biomaterials 2014, 35, 7374.
87. Y. R. Lou, L. Kanninen, T. Kuisma, J. Niklander, L. A. Noon, D. Burks, A. Urtti, M. Yliperttula, Stem Cells Dev. 2014, 23, 380.
88. T. L. Downing, J. Soto, C. Morez, T. Houssin, A. Fritz, F. Yuan, J. Chu, S. Patel, D. V. Schaffer, S. Li, Nat. Mater. 2013, 12, 1154.
89. S. R. Ryoo, Y. K. Kim, M. H. Kim, D. H. Min, ACS Nano 2010, 4, 6587e98.
90. Y. Chang, S. T. Yang, J. H. Liu, E. Dong, Y. Wang, A. Cao, Y. Liu, H. Wang, Toxicol. Lett. 2010, 200, 201e10.
91. T. R. Nayak, H. Andersen, V. S. Makam, C. Khaw, S. Bae, X. Xu, P. L. Ee, J. H. Ahn, B. H. Hong, G. Pastorin, B. Özyilmaz, ACS Nano 2011, 5, 4670e8.
92. G. Y. Chen, D. W. Pang, S. M. Hwang, H. Y. Tuan, Y. C. Hu, Biomaterials 2012, 33, 418.
93. J. Yoo, J. Kim, S. Baek, Y. Park, H. Im, J. Kim, Biomaterials 2014, 35, 8321.
94. O. Akhavan, E. Ghaderi, A. Akhavan, Biomaterials 2012, 33, 8017.
95. R. L. Gieseck 3, N. R. Hannan, R. Bort, N. A. Hanley, R. A. Drake, G. W. Cameron, T. A. Wynn, L. Vallier, PLoS One 2014, 9, e86372.
96. T. S. Ramasamy, J. S. Yu, C. Selden, H. Hodgson, W. Cui, Tissue Eng. Part A 2013, 19, 360.
97. T. Cordie, T. Harkness, X. Jing, J. Carlson-Stevermer, H. Mi, L. Turng, K. Saha, Cell. Mol. Bioeng. 2014, 7, 379.
98. J. Liu, H. Nie, Z. Xu, X. Niu, S. Guo, J. Yin, F. Guo, G. Li, Y. Wang, C. Zhang, PLoS One 2014, 9, e111566.