Linking the Transcriptional Landscape of Bone Induction to Biomaterial Design Parameters

Advanced Materials

Volumn 29, Issue 10, 2017, Pages

  Groen, Nathalie ^a   Yuan, Huipin ^b,c   Hebels, Dennie G A J ^b   Koçer, Gülistan ^a   Mbuyi, Faustin ^a   LaPointe, Vanessa ^b   Truckenmüller, Roman ^b   van Blitterswijk, Clemens A ^b   Habibović, Pamela ^b   de Boer, Jan ^a,b  

^a UNIVERSITY OF TWENTE   (Netherlands)

^b MAASTRICHT UNIVERSITY   (Netherlands)

^c XPand Biotechnology BV   (Netherlands)

Author keywords

biomaterials; bone graft substitutes; gene networks; regenerative medicine; transcriptomics

Indexed keywords

BIOMATERIALS; BIOSYNTHESIS; BONE; CALCIUM PHOSPHATE; CERAMIC MATERIALS; CYTOLOGY; GENES; HYALURONIC ACID; INTERFACES (MATERIALS); IONS; PHOSPHORUS COMPOUNDS; PHYSIOLOGY; REGENERATIVE MEDICINE; SURFACE TOPOGRAPHY; TISSUE;

BIOMATERIAL INDUCED; BONE GRAFT SUBSTITUTES; EXTRACELLULAR MATRIX DEPOSITION; GENE NETWORKS; MATERIAL ENGINEERING; MOLECULAR CIRCUITRY; PROTEIN ADSORPTION; TRANSCRIPTOMICS;

TISSUE REGENERATION;

BIOMATERIAL; CALCIUM PHOSPHATE;

BONE; BONE DEVELOPMENT; BONE PROSTHESIS; BONE REGENERATION; CERAMICS; GENE REGULATORY NETWORK;

BIOCOMPATIBLE MATERIALS; BONE AND BONES; BONE REGENERATION; BONE SUBSTITUTES; CALCIUM PHOSPHATES; CERAMICS; GENE REGULATORY NETWORKS; OSTEOGENESIS;

EID: 85007019603     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201603259     Document Type: Review

References (63)

1. A. D. Celiz, J. G. Smith, R. Langer, D. G. Anderson, D. A. Winkler, D. A. Barrett, M. C. Davies, L. E. Young, C. Denning, M. R. Alexander, Nat. Mater. 2014, 13, 570.
2. S. W. Cranford, J. de Boer, C. van Blitterswijk, M. J. Buehler, Adv. Mater. 2013, 25, 802.
3. Materiomics – High-Throughput Screening of Biomaterial Properties, (Eds: J. De Boer, C. A. van Blitterswijk), Cambridge University Press, New York 2013.
4. M. P. Lutolf, P. M. Gilbert, H. M. Blau, Nature 2009, 462, 433.
5. M. J. Biggs, R. G. Richards, M. J. Dalby, Nanomedicine 2010, 6, 619.
6. S. Samavedi, A. R. Whittington, A. S. Goldstein, Acta Biomater. 2013, 9, 8037.
7. D. Sen, M. J. Buehler, Sci. Rep. 2011, 1, 35.
8. H. V. Unadkat, M. Hulsman, K. Cornelissen, B. J. Papenburg, R. K. Truckenmuller, A. E. Carpenter, M. Wessling, G. F. Post, M. Uetz, M. J. Reinders, D. Stamatialis, C. A. van Blitterswijk, J. de Boer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 16565.
9. L. H. Nguyen, N. Annabi, M. Nikkhah, H. Bae, L. Binan, S. Park, Y. Kang, Y. Yang, A. Khademhosseini, Tissue Eng., Part B 2012, 18, 363.
10. D. Pastorino, C. Canal, M. P. Ginebra, Acta Biomater. 2015, 28, 205.
11. A. M. Barradas, H. Yuan, C. A. van Blitterswijk, P. Habibovic, Eur. Cells Mater. 2011, 21, 407.
12. E. A. Vogler, Adv. Colloid Interface Sci. 1998, 74, 69.
13. N. R. Blumenthal, O. Hermanson, B. Heimrich, V. P. Shastri, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 16124.
14. A. J. Engler, S. Sen, H. L. Sweeney, D. E. Discher, Cell 2006, 126, 677.
15. A. L. Gamblin, M. A. Brennan, A. Renaud, H. Yagita, F. Lezot, D. Heymann, V. Trichet, P. Layrolle, Biomaterials 2014, 35, 9660.
16. J. Kohn, W. J. Welsh, D. Knight, Biomaterials 2007, 28, 4171.
17. E. P. Magennis, A. L. Hook, M. C. Davies, C. Alexander, P. Williams, M. R. Alexander, Acta Biomater. 2016, 34, 84.
18. R. McBeath, D. M. Pirone, C. M. Nelson, K. Bhadriraju, C. S. Chen, Dev. Cell 2004, 6, 483.
19. Y. Mei, K. Saha, S. R. Bogatyrev, J. Yang, A. L. Hook, Z. I. Kalcioglu, S. W. Cho, M. Mitalipova, N. Pyzocha, F. Rojas, K. J. Van Vliet, M. C. Davies, M. R. Alexander, R. Langer, R. Jaenisch, D. G. Anderson, Nat. Mater. 2010, 9, 768.
20. F. M. Watt, P. W. Jordan, C. H. O'Neill, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85, 5576.
21. W. Habraken, P. Habibovic, M. Epple, M. Bohner, Mater. Today 2016, 19, 69.
22. U. Ripamonti, J. Crooks, L. Khoali, L. Roden, Biomaterials 2009, 30, 1428.
23. G. D. Winter, B. J. Simpson, Nature 1969, 223, 88.
24. H. Yuan, K. Kurashina, J. D. de Bruijn, Y. Li, K. de Groot, X. Zhang, Biomaterials 1999, 20, 1799.
25. A. M. Barradas, H. A. Fernandes, N. Groen, Y. C. Chai, J. Schrooten, J. van de Peppel, J. P. van Leeuwen, C. A. van Blitterswijk, J. de Boer, Biomaterials 2012, 33, 3205.
26. Y. C. Chai, A. Carlier, J. Bolander, S. J. Roberts, L. Geris, J. Schrooten, H. Van Oosterwyck, F. P. Luyten, Acta Biomater. 2012, 8, 3876.
27. O. Nakade, K. Takahashi, T. Takuma, T. Aoki, T. Kaku, J. Bone Miner. Metab. 2001, 19, 13.
28. M. J. Dalby, N. Gadegaard, R. Tare, A. Andar, M. O. Riehle, P. Herzyk, C. D. Wilkinson, R. O. Oreffo, Nat. Mater. 2007, 6, 997.
29. J. Wang, H. Zhang, X. Zhu, H. Fan, Y. Fan, X. Zhang, J. Biomed. Mater. Res., Part B 2013, 101, 1069.
30. J. Wang, Y. Chen, X. Zhu, T. Yuan, Y. Tan, Y. Fan, X. Zhang, J. Biomed. Mater. Res., Part A 2014, 102, 4234.
31. X. Li, H. Liu, X. Niu, Y. Fan, Q. Feng, F. Z. Cui, F. Watari, J. Biomed. Mater Res., Part B 2011, 97, 10.
32. A. M. Barradas, V. Monticone, M. Hulsman, C. Danoux, H. Fernandes, Z. Tahmasebi Birgani, F. Barrere-de Groot, H. Yuan, M. Reinders, P. Habibovic, C. van Blitterswijk, J. de Boer, Integr. Biol. 2013, 5, 920.
33. J. Zhang, X. Luo, D. Barbieri, A. M. Barradas, J. D. de Bruijn, C. A. van Blitterswijk, H. Yuan, Acta Biomater. 2014, 10, 3254.
34. C. B. Danoux, D. Barbieri, H. Yuan, J. D. de Bruijn, C. A. van Blitterswijk, P. Habibovic, Biomatter 2014, 4, e27664.
35. H. Yuan, H. Fernandes, P. Habibovic, J. de Boer, A. M. Barradas, A. de Ruiter, W. R. Walsh, C. A. van Blitterswijk, J. D. de Bruijn, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 13614.
36. A. Bolomsky, H. Ludwig, N. Zojer, Blood 2013, 122, 5363.
37. A. Moenning, R. Jager, A. Egert, W. Kress, E. Wardelmann, H. Schorle, Mol. Cell. Biol. 2009, 29, 881.
38. A. Raouf, A. Seth, Oncogene 2000, 19, 6455.
39. L. Fan, J. Li, Z. Yu, X. Dang, K. Wang, BioMed. Res. Int. 2014, 2014, 239356.
40. M. Brunner, P. Jurdic, J. P. Tuckerman, M. R. Block, D. Bouvard, Int. Rev. Cell Mol. Biol. 2013, 305, 1.
41. N. Groen, J. van de Peppel, H. Yuan, J. P. van Leeuwen, C. A. van Blitterswijk, J. de Boer, Biomaterials 2013, 34, 5552.
42. Y. C. Chai, S. J. Roberts, J. Schrooten, F. P. Luyten, Tissue Eng., Part A 2011, 17, 1083.
43. R. Olivares-Navarrete, P. Raz, G. Zhao, J. Chen, M. Wieland, D. L. Cochran, R. A. Chaudhri, A. Ornoy, B. D. Boyan, Z. Schwartz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 15767.
44. Y. R. Shih, Y. Hwang, A. Phadke, H. Kang, N. S. Hwang, E. J. Caro, S. Nguyen, M. Siu, E. A. Theodorakis, N. C. Gianneschi, K. S. Vecchio, S. Chien, O. K. Lee, S. Varghese, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2014, 111, 990.
45. C. Wan, S. R. Gilbert, Y. Wang, X. Cao, X. Shen, G. Ramaswamy, K. A. Jacobsen, Z. S. Alaql, A. W. Eberhardt, L. C. Gerstenfeld, T. A. Einhorn, L. Deng, T. L. Clemens, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 686.
46. D. S. Bramono, S. Murali, B. Rai, L. Ling, W. T. Poh, Z. X. Lim, G. S. Stein, V. Nurcombe, A. J. van Wijnen, S. M. Cool, Bone 2012, 50, 954.
47. Y. J. Jung, A. S. Lee, T. Nguyen-Thanh, K. P. Kang, S. Lee, K. Y. Jang, M. K. Kim, S. H. Kim, S. K. Park, W. Kim, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2015, 466, 339.
48. A. C. Midgley, L. Duggal, R. Jenkins, V. Hascall, R. Steadman, A. O. Phillips, S. Meran, J. Biol. Chem. 2015, 290, 11218.
49. S. Kale, S. Biermann, C. Edwards, C. Tarnowski, M. Morris, M. W. Long, Nat. Biotechnol. 2000, 18, 954.
50. S. L. Hyzy, R. Olivares-Navarrete, Z. Schwartz, B. D. Boyan, J. Cell. Biochem. 2012, 113, 3236.
51. J. P. van Leeuwen, J. C. Birkenhager, G. C. van den Bemd, H. A. Pols, Biochim. Biophys. Acta 1996, 1312, 54.
52. N. L. Davison, J. Su, H. Yuan, J. J. van den Beucken, J. D. de Bruijn, F. Barrere-de Groot, Eur. Cells Mater. 2015, 29, 314.
53. C. M. Champagne, J. Takebe, S. Offenbacher, L. F. Cooper, Bone 2002, 30, 26.
54. A. M. Barradas, H. Yuan, J. van der Stok, B. Le Quang, H. Fernandes, A. Chaterjea, M. C. Hogenes, K. Shultz, L. R. Donahue, C. van Blitterswijk, J. de Boer, Biomaterials 2012, 33, 5696.
55. N. Crosetto, M. Bienko, A. van Oudenaarden, Nat. Rev. Genet. 2015, 16, 57.
56. R. Ke, M. Mignardi, A. Pacureanu, J. Svedlund, J. Botling, C. Wahlby, M. Nilsson, Nat. Methods 2013, 10, 857.
57. J. M. Wettenhall, G. K. Smyth, Bioinformatics 2004, 20, 3705.
58. Y. Benjamini, Y. Hochberg, J. R. Stat. Soc. B. 1995, 57, 289.
59. A. Kamburov, U. Stelzl, H. Lehrach, R. Herwig, Nucleic Acids Res. 2013, 41, D793.
60. E. P. Consortium, Science 2004, 306, 636.
61. M. Kutmon, T. Kelder, P. Mandaviya, C. T. Evelo, S. L. Coort, PLoS One 2013, 8, e82160.
62. P. Shannon, A. Markiel, O. Ozier, N. S. Baliga, J. T. Wang, D. Ramage, N. Amin, B. Schwikowski, T. Ideker, Genome Res. 2003, 13, 2498.
63. D. Yusuf, S. L. Butland, M. I. Swanson, E. Bolotin, A. Ticoll, W. A. Cheung, X. Y. Zhang, C. T. Dickman, D. L. Fulton, J. S. Lim, J. M. Schnabl, O. H. Ramos, M. Vasseur-Cognet, C. N. de Leeuw, E. M. Simpson, G. U. Ryffel, E. W. Lam, R. Kist, M. S. Wilson, R. Marco-Ferreres, J. J. Brosens, L. L. Beccari, P. Bovolenta, B. A. Benayoun, L. J. Monteiro, H. D. Schwenen, L. Grontved, E. Wederell, S. Mandrup, R. A. Veitia, H. Chakravarthy, P. A. Hoodless, M. M. Mancarelli, B. E. Torbett, A. H. Banham, S. P. Reddy, R. L. Cullum, M. Liedtke, M. P. Tschan, M. Vaz, A. Rizzino, M. Zannini, S. Frietze, P. J. Farnham, A. Eijkelenboom, P. J. Brown, D. Laperriere, D. Leprince, T. de Cristofaro, K. L. Prince, M. Putker, L. del Peso, G. Camenisch, R. H. Wenger, M. Mikula, M. Rozendaal, S. Mader, J. Ostrowski, S. J. Rhodes, C. Van Rechem, G. Boulay, S. W. Olechnowicz, M. B. Breslin, M. S. Lan, K. K. Nanan, M. Wegner, J. Hou, R. D. Mullen, S. C. Colvin, P. J. Noy, C. F. Webb, M. E. Witek, S. Ferrell, J. M. Daniel, J. Park, S. A. Waldman, D. J. Peet, M. Taggart, P. S. Jayaraman, J. J. Karrich, B. Blom, F. Vesuna, H. O'Geen, Y. Sun, R. M. Gronostajski, M. W. Woodcroft, M. R. Hough, E. Chen, G. N. Europe-Finner, M. Karolczak-Bayatti, J. Bailey, O. Hankinson, V. Raman, D. P. LeBrun, S. Biswal, C. J. Harvey, J. P. DeBruyne, J. B. Hogenesch, R. F. Hevner, C. Heligon, X. M. Luo, M. C. Blank, K. J. Millen, D. S. Sharlin, D. Forrest, K. Dahlman-Wright, C. Zhao, Y. Mishima, S. Sinha, R. Chakrabarti, E. Portales-Casamar, F. M. Sladek, P. H. Bradley, W. W. Wasserman, Genome Biol. 2012, 13, R24.