اثرات متفاوت ماتریکس های جنینی بدون سلول شده بر روی گسترش سلول بنیادی پرتوان و تمایز عصبی
تاریخ انتشار: یکشنبه 12 مهر 1394
| امتیاز:
ماتریکس های خارج سلولی (ECM) مشتق شده از سلول های بنیادی پرتوان (PSCs) یک ریزمحیط بافتی منحصر به فرد را ایجاد می کنند که می تواند تمایز سلولی و بازسازی بافت را هدایت کند، و سلول های پیش ساز پیر را دوباره جوان نماید. ظرفیت رشد نامحدود PSCs اجازه تولید مقیاس پذیر ECMs ترشح کننده PSC را می دهد. بنابراین، اشتقاق و شناسایی ECMs مشتق از PSC در غربالگری دارو، مدل سازی بیماری و بازسازی بافت اهمیت حیاتی دارد. در این مطالعه، 3D ECMs از تجمعات (AGG) سلول بنیادی جنینی (ESC) تمایز نیافته دسلولی شده، اجسام جنینی (EB) خود به خود تمایز یافته، و تجمعات سلول پیشساز عصبی (NPC) مشتق از ESC بوجود آمده اند. ظرفیت های ECMs مختلف جهت هدایت تکثیر و تمایز عصبی ESCs موشی کشت مجدد شده و سلول های بنیادی پرتوان القاء شده انسانی (iPSCs) شناسایی شدند. آنالیز پروتئومیک توسط کروماتوگرافی مایع-اسپکترومتری جرمی پشت سر هم (LC-MS/MS) پروفایل بیان پروتئین که منعکس کننده خصوصیات نیچ های مختلف برای هر گروه ECM آزمایش شده را نشان می دهد. ESCs موشی کشت مجدد شده و iPSCs انسانی به انواع مختلف ECMs با فنوتیپ های سلولی مختلف پاسخ می دهند. سلول های رشد کرده بر روی AGG-ECM سطوح بالایی از مارکرهای پرتوانی Oct-4 و Nanog را نشان می دهند، درحالی که سلول های رشد کرده بر روی NPC-ECM افزایش بیان مارکر عصبی بتا توبولین III را نشان می دهند. سطوح بیان بتا کاتنین برای سلول های رشد کرده بر روی AGG-ECM و EB-ECM بالا بود، اما در سلول های رشد کرده بر روی NPC-ECM کاهش داشت، نقش احتمالی پیام رسانی Wnt/β-Catenin در تعاملات سلول-ماتریکس را نشان می دهد. این مطالعه نشان داد که ECMs مشتق از PSC می توانند بر تصمیمات سرنوشت سلول بنیادی با ارائه طیفی از ریزمحیط های نیچ سلول بنیادی در طی تکامل بافت اثر بگذارد.
Biomaterials. 2015 Sep 12;73:231-242. doi: 10.1016/j.biomaterials.2015.09.020. [Epub ahead of print]
Differential effects of acellular embryonic matrices on pluripotent stem cell expansion and neural differentiation.
Abstract
Extracellular matrices (ECM) derived from pluripotent stem cells (PSCs) provide a unique tissue microenvironment that can direct cellular differentiation and tissue regeneration, and rejuvenate aged progenitor cells. The unlimited growth capacity of PSCs allows for the scalable generation of PSC-secreted ECMs. Therefore, the derivation and characterization of PSC-derived ECMs is of critical importance in drug screening, disease modeling and tissue regeneration. In this study, 3-D ECMs were generated from decellularized undifferentiated embryonic stem cell (ESC) aggregates (AGG), spontaneously differentiated embryoid bodies (EB), and ESC-derived neural progenitor cell (NPC) aggregates. The capacities of different ECMs to direct proliferation and neural differentiation of the reseeded mouse ESCs and human induced pluripotent stem cells (iPSCs) were characterized. Proteomic analysis by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) revealed protein expression profiles that reflected distinct niche properties for each tested ECM group. The reseeded mouse ESCs and human iPSCs responded to different types of ECMs with different cellular phenotypes. Cells grown on the AGG-ECM displayed high levels of pluripotent markers Oct-4 and Nanog, while the cells grown on the NPC-ECM showed increased expression of neural marker β-tubulin III. The expression levels of β-catenin were high for cells grown on the AGG-ECM and the EB-ECM, but reduced in cells grown on the NPC-ECM, indicating a possible role of Wnt/β-catenin signaling in the cell-matrix interactions. This study demonstrates that PSC-derived ECMs can influence stem cell fate decisions by providing a spectrum of stem cell niche microenvironments during tissue development.
PMID: 26410789