تکثیر افزایش یافته و آنالیز بیان افتراقی ژن ها در سلول های استرومایی مزانشیمی انسانی تحت شرایط هیپوکسی
تاریخ انتشار: شنبه 09 مرداد 1395
| امتیاز:
سلول های استرومایی مزانشیمی چند توان(MSCs) از ژله وارتون بند ناف متحمل دارای نرخ تکثیر و ظرفیت خودنوزایی بالاتری در مقایسه با سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت بالغ هستند و جمعیتی از سلول های استرومایی ابتدایی محسوب می شوند. نیچ سلول های بنیادی یا ریز محیط فیزیولوژیک نقش حیاتی را در نگهداری ویژگی های سلول های بنیادی بازی می کند و غلظت اکسیژن جزء مهمی از نیچ سلول های بنیادی است. تنش کم اکسیژن یا هیپوکسی در ریز محیط سلول های بنیادی جنینی و بسیاری از سلول های بنیادی بالغ که در مراحل اولیه تکوین قرار دارند شایع است. از طرفی مشخص شده است که در شرایط in vivo، سلول های بنیادی مزانشیمی به دنبال آسیب های بافتی به طور خاص به شرایط هیپوکسی واکنش می دهند. در این جا ما اثر هیپوکسی را روی تکثیر و پتانیسل تمایز in vitro سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون ارزیابی کردیم. تحت هیپوکسی، سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون پتانسیل تکثیر شوندگی بهبود یافته ای را نشان دادند و این در حالی بود که پتانسیل تمایز چند رده ای و بیان مارکرهای سطحی شان را حفظ کردند. سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون هیپوکسی شده سطح mRNA بالاتری از فاکتور های القا شونده بوسیله هیپوکسی، گیرنده های Notch و ژن پایین دست notchیعنی HES1 را بیان کردند. پروفایل بیان ژنی سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون در معرض هیپوکسی و نورماکسی قرار گرفته مقایسه شد و ما الگوی بیان ژنی افتراقی را شناسایی کردیم و این در حال بود که چندین مارکر سلول های بنیادی و ژن های اولیه مزانشیم/اندوتلیال مانند دسمین، CD34 و ACTC تحت شرایط هیپوکسی افزایش بیان داشتند که پیشنهاد می کند که کشت in vitro سلول های های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون تحت شرایط هیپوکسی منجر به سرنوشتی مزانشیمی/اندوتلیالی می شود. بنابراین، ما برای اولین بار اثر هیپوکسی روی بیان و رشد کینتیک سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون را نشان دادیم. در نهایت، اگرچه سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون تحت شرایط کشت پراسترس و طولانی مدت تراتوما را القا نکردند، سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند گهگاهی متحمل تغییر شکل شوند. اگرچه در این جا ناهنجاری کروموزومی وجود نداشت، مارکرهای تغییر شکل خاص در تعداد اندکی از نمونه های سلول های بنیادی مزانشیمی ژله وارتون تحت هیپوکسی افزایش بیان داشتند.
Int J Biol Sci. 2010 Sep 9;6(5):499-512.
Increased proliferation and analysis of differential gene expression in human Wharton's jelly-derived mesenchymal stromal cells under hypoxia.
Nekanti U1, Dastidar S, Venugopal P, Totey S, Ta M.
Abstract
Multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) from Wharton's jelly (WJ) of umbilical cord bear higher proliferation rate and self-renewal capacity than adult tissue-derived MSCs and are a primitive stromal cell population. Stem cell niche or physiological microenvironment plays a crucial role in maintenance of stem cell properties and oxygen concentration is an important component of the stem cell niche. Low oxygen tension or hypoxia is prevalent in the microenvironment of embryonic stem cells and many adult stem cells at early stages of development. Again, in vivo, MSCs are known to home specifically to hypoxic events following tissue injuries. Here we examined the effect of hypoxia on proliferation and in vitro differentiation potential of WJ-MSCs. Under hypoxia, WJ-MSCs exhibited improved proliferative potential while maintaining multi-lineage differentiation potential and surface marker expression. Hypoxic WJ-MSCs expressed higher mRNA levels of hypoxia inducible factors, notch receptors and notch downstream gene HES1. Gene expression profile of WJ-MSCs exposed to hypoxia and normoxia was compared and we identified a differential gene expression pattern where several stem cells markers and early mesodermal/endothelial genes such as DESMIN, CD34, ACTC were upregulated under hypoxia, suggesting that in vitro culturing of WJ-MSCs under hypoxic conditions leads to adoption of a mesodermal/endothelial fate. Thus, we demonstrate for the first time the effect of hypoxia on gene expression and growth kinetics of WJ-MSCs. Finally, although WJ-MSCs do not induce teratomas, under stressful and long-term culture conditions, MSCs can occasionally undergo transformation. Though there were no chromosomal abnormalities, certain transformation markers were upregulated in a few of the samples of WJ-MSCs under hypoxia.
PMID: 20877435