مقدمه: سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از خون بند ناف (UCB-MSCs)، پروژنیتورهای تکثیر شونده و چند توانی هستند که دارای پتانسیل تمایز به چندین رده سلولی مزودرمی و نیز تولید رده های اکتودرمی و اندودرمی با گذر از مرز لایه های جنینی می باشند. در مطالعه حاضر، ما به بررسی توانایی UCB-MSCها در تولید نورون ها پرداختیم چراکه پیش از این ما توانستیم درجات متغیری از تمایز عصبی را تنها با انجام پروتکل های بسیار ساده ای برای القای نورون ها، در تعدادی از نمونه های UCB-MSC مشاهده کنیم. این درحالی است که مابقی نمونه ها به تیمار طولانی مدت با ترکیبی از فاکتورهای رشد نیاز داشتند. بنابراین، فرضیه ما این بود که hUCB-MSCها حاوی چندین نوع سلول پروژنیتوری با پتانسیل نورون زایی متفاوت می باشند و میزان پروژنیتورها با پتانسیل های نورون زایی زیاد و اندک در نمونه های مختلف UCB متفاوت است.
روش ها: در کل، تعداد 45 نمونه UCB جمع آوری شد که از بین آن ها، تعداد 9 نمونه MSCهایی تولید کردند که در شرایط آزمایشگاه تکثیر شدند و خصوصیات آن ها با روش های ایمنوفلورسنس، FACS و RT-PCR تعیین گردید. پتانسیل تمایزی نورونی UCB-MSCها از طریق تیمار آن ها با ترکیبی از فاکتورهای رشد مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: ما توانستیم دو زیر جمعیت مختلف از پروژنیتورها را در UCB-MSCها شناسایی کنیم. یکی از آنها دارای پتانسیل نورون زایی ذاتی است که مارکرهای سلول های بنیادی پرتوان نظیر Oct4، Nanog، Sox2، ABCG2 و مارکر نورونی-اکتودرمی nestin را بیان می کنند و از توانایی تکثیر و تمایز به نورون ها پس از قرارگیری در شرایط ساده ای از القای نورونی برخوردار می باشند. باقی جمعیت سلولی که به طور معمول مارکرهای MSC را بیان می کنند بایستی در معرض طولانی مدت ترکیب فاکتورهای رشد قرار گیرند تا بتوانند به نورون ها تمایز پیدا کنند. همچنین جالب توجه است که هر دوی این جمعیت های سلولی از نظر CD29 و Cd105 مثبت بودند که این امر نشان می دهد آن ها از رده سلول های بنیادی مزانشیمی هستند اما تفاوت های بارزی را در پتانسیل نورون زایی از خود به نمایش می گذارند.
نتیجه گیری: نتایج ما پیشنهاد می دهند که MSCهای مشتق از UCB تکثیر شده حاوی جمعیت منحصر به فرد کوچکی از سلول ها هستند که همراه با مارکرهای MSC، مارکرهای سلول های بنیادی پرتوان را نیز بیان می کنند و دارای یک توانایی ذاتی در نورون زایی می باشند. این پروژنیتورهای پرتوان سپس سلول هایی را تولید می کنند که مارکرهای پروژنیتورهای عصبی را بیان کرده و مسئول تمایز سریع به سلول های عصبی می باشند و میزان این سلول های بیان کننده مارکرهای پرتوان در یک نمونه UCB است که پتانسیل نورون زایی ذاتی آن را تعیین می کند.
Umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells consist of a unique population of progenitors co-expressing mesenchymal stem cell and neuronal markers capable of instantaneous neuronal differentiation.
Divya MS, Roshin GE, Divya TS, Abdul Rasheed V, Santhoshkumar TR, Elizabeth KE, James J, Pillai RM.
Abstract
ABSTRACT:
INTRODUCTION: Umbilical cord blood derived mesenchymal stem cells (UCB-MSCs) are self-renewing multi-potent progenitors having the potential to differentiate into multiple lineages of mesoderm, in addition to generating ectodermal and endodermal lineages by crossing the germ-line barrier. In the present study we have investigated the ability of UCB-MSCs to generate neurons since, we were able to observe varying degree of neuronal differentiation from a few batches of UCB-MSCs with very simple neuronal induction protocols whereas, other batches required extensive exposure to combination of growth factors in a step wise protocol. Therefore, our hypothesis was that the hUCB-MSCs would contain multiple types of progenitors with varying neurogenic potential and the ratio of the progenitors with high and low neurogenic potentials varies in different batches of UCB.
METHODS:
In total we have collected 45 UCB samples out of which 9 generated MSCs which were further expanded and characterized using immunofluorescence, fluorescence-activated cell sorting (FACS) and RT-PCR analysis. The neuronal differentiation potential of the UCB-MSCs was analyzed with exposure to combination of growth factors.
RESULTS:
We could identify two different populations of progenitors within the UCB-MSCs. One with innate neurogenic potential that initially express pluripotent stem cell markers such as Oct4, Nanog, Sox2, ABCG2 and neuro-ectodermal marker nestin and are capable of expanding and differentiating into neurons with exposure to simple neuronal induction conditions. The remaining population of cells, typically expressing MSC markers require extensive exposure to combination of growth factors to trans-differentiate them into neurons. It was also interesting to note that both these population of cells were positive for CD29 and CD105, indicating their MSC lineage but showed prominent difference in their neurogenic potential.
CONCLUSIONS:
Our results suggest that the expanded UCB-derived MSCs harbour a small unique population of cells which express pluripotent stem cell markers along with MSC markers and possess an inherent neurogenic potential. These pluripotent progenitors later generate cells expressing neural progenitor markers and are responsible for the instantaneous neuronal differentiation and it is the ratio of these pluripotent marker expressing cells in a batch that determine the innate neurogenic potential.