هم اکسیژناز-1 تولید و تمایز قلبی خودبخودی سلول های بنیادی پرتوان القایی را تحت تاثیر قرار می دهد
تاریخ انتشار: جمعه 22 دی 1396
| امتیاز:
استرس سلولی کارایی تولید iPSCها و تمایز آن ها را تحت تاثیر قرار می دهد. با این حال، نقش فاکتورهای حفاظت کننده سلولی درون سلولی در این فرایندها هنوز مشخص نیست. بنابراین، ما اثر HO-1(Hmox1) یا Nrf2(Nfw2l2) که دو ژن اصلی حفاظت کننده سلولی هستند را بررسی کردیم. فیبروبلاست های Hmox1-/- کارایی بازبرنامه ریزی کاهش یافته ای را در مقایسه با سلول های Hmox1+/+ نشان داد. برعکس، تقویت دارویی HO-1 منجر به تعداد بالاتری از کلونی های iPSC شد. مهم تر این که، سطح افزایش یافته p53 و miR-34a و 14-3-3σتنظیم شده با p53 در فیبروبلاست های ناقص برای HO-1 مشاهده شد، در حالی که تنظیم کاهشی p53 در این سلول ها به طور قابل توجهی کارایی بازبرنامه ریزی شان را افزایش داد. در فیبروبلاست های انسانی، خاموش سازی HO-1 بیان p53 را القا کرد و نتایج بازبرنامه ریزی را تحت تاثیر قرار داد. سلول های iPS به صورت Hmox-/- و Hmox1+/+ به طور مشابهی در آزمایشگاه به سلول هایی تمایز یافتند که از سه لایه جنینی منشا گرفتند، با این حال، تعداد کمتر سلول های منقبض شونده طی این فرایند در سلول های ناقص برای HO-1 مشاهده شد که نشان دهنده تمایز قلبی کاهش یافته است. مهم تر این که، خاموش کردن Hmox1 در سلول های بنیادی جنینی موشی با استفاده از ویرایش CRISPR/Cas9 نیز تمایز قلبی خودبخودی آن ها را مختل کرد. کارایی بازبرنامه ریزی کاهش یافته نیز در فیبروبلاست های فاقد Nrf2 مشاهده شد. برعکس، سولفورافان( یک فعال کننده Nrf2) تعداد کلونی های iPSC را افزایش داد. با این حال، هر دو iPSCهای Nfe2l2+/+ و Nfe2l2-/- پرتوانی و ظرفیت تمایزی یکسانی را نشان دادند. این نتایج نشان می دهد که تنظیم بیان HO-1 می تواند تولید و تمایز قلبی iPSCها را بهینه کند.
IUBMB Life. 2018 Jan 9. doi: 10.1002/iub.1711. [Epub ahead of print]
Heme oxygenase-1 affects generation and spontaneous cardiac differentiation of induced pluripotent stem cells.
Stepniewski J1, Pacholczak T1, Skrzypczyk A1, Ciesla M1, Szade A1, Szade K1, Bidanel R1, Langrzyk A2, Grochowski R1, Vandermeeren F1, Kachamakova-Trojanowska N1, Jez M1, Drabik G3, Nakanishi M4, Jozkowicz A1, Dulak J1,2.
Abstract
Cellular stress can influence efficiency of iPSCs generation and their differentiation. However, the role of intracellular cytoprotective factors in these processes is still not well known. Therefore, we investigated the effect of HO-1 (Hmox1) or Nrf2 (Nfe2l2), two major cytoprotective genes. Hmox1-/- fibroblasts demonstrated decreased reprogramming efficiency in comparison to Hmox1+/+ cells. Reversely, pharmacological enhancement of HO-1 resulted in higher number of iPSCs colonies. Importantly, elevated level of both p53 and p53-regulated miR-34a and 14-3-3σ was observed in HO-1-deficient fibroblasts whereas downregulation of p53 in these cells markedly increased their reprogramming efficiency. In human fibroblasts HO-1 silencing also induced p53 expression and affected reprogramming outcome. Hmox1+/+ and Hmox1-/- iPSCs similarly differentiated in vitro to cells originating from three germ layers, however, lower number of contracting cells was observed during this process in HO-1-deficient cells indicating attenuated cardiac differentiation. Importantly, silencing of Hmox1 in murine ESC using CRISPR/Cas-9 editing also impaired their spontaneous cardiac differentiation. Decreased reprogramming efficiency was also observed in Nrf2-lacking fibroblasts. Reversely, sulforaphane, a Nrf2 activator, increased the number of iPSCs colonies. However, both Nfe2l2+/+ and Nfe2l2-/- iPSCs showed similar pluripotency and differentiation capacity. These results indicate that regulation of HO-1 expression can further optimize generation and cardiac differentiation of iPSCs.
PMID: 29316264