آنالیزهای ترانسکریپتومی و عملکردی تمایز استخوانی هدایت شونده بوسیله گرافن سلول های بنیادی مزانشیمی
تاریخ انتشار: جمعه 11 خرداد 1397
| امتیاز:
هدف:
کشف اثرات گرافن روی پروفایل بیان ژن سلول های بنیادی مزانشیمی و آشکار سازی مکانیسم های تمایز استخوانی هدایت شونده با گرافن
روش ها:
قبل از استخراج RNA، سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی انسانی(hASCs) برای هفت روز، روی یک دیسک تیتانیومی پوشیده شده با تک لایه گرافنی یا روی دیسک های گرافنی به تنهایی، در محیط تکثیری(کنترل) یا محیط القای تمایز استخوانی کشت شدند. بعد از ساخت کتابخانه و توالی یابی RNA، شناسایی ژن های دارای بیان افتراقی از طریق Limma package of R platform و با ارزش cut-off تغییر فولد لگاریتمی (logFC) > = |1| صورت گرفت. آنالیزهای انتولوژی ژنی(GO) و مسیرها روی DAVID Bioinformatics Resources 6.8 (NIAID/NIH) صورت گرفت. آنالیزهای شبکه ای بوسیله آنالیزهای مسیر نبوغ یا IPA صورت گرفت.
نتایج:
آنالیز مسیر پیام رسانی، پنج مسیر اصلی را نشان داد:برهمکنش گیرنده سیتوکین-سینوکین، برهمکنش گیرنده نورواکتیو-لیگاند، مسیر پیام رسانی کلسیم، مسیر پیام رسانی Pi3K-Akt و مولکول های چسبندگی سلولی. آنالیزهای GO تغییرات قابل توجهی را روی چسبندگی سلولی، پیام رسانی کلسیم و تنظیم اپی ژنتیک نشان داد. آنالیزهای شبکه IPA نشان داد که مسیرهای مربوط به التهاب تحت تاثیر گرافن قرار می گیرند، این در حالی است که فاکتور های هیستون H3 و H4 پایین دست نیز تحت وجود محیط القای استخوانی تغییر کردند.
جمع بندی:
گرافن تمایز استخوانی hASCs را عمدتا با اثر گذاری روی چسبندگی سلولی، برهمکنش گیرنده سیتوکین-سیتوکین، پاسخ های التهابی افزایش می دهد و به طور بالقوه ای از طریق تنظیم اپی ژنتیک روی H3 و H4 اثر می گذارد.
Chin J Dent Res. 2018;21(2):101-111. doi: 10.3290/j.cjdr.a40436.
Transcriptomics and Functional Analysis of Graphene-Guided Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells.
Lv LW, Liu YS, Zhang P, Gu M, Bai XS, Xiong CY, Zhou YS.
Abstract
OBJECTIVE:
To explore graphene's effects on the gene expression profile of mesenchymal stem cells, and to reveal the mechanisms of graphene-guided osteogenic differentiation.
METHODS:
Human adipose-derived mesenchymal stem cells (hASCs) were cultured on single-layer graphene-coated titanium disks or titanium disks in proliferation medium (control) or osteoinduction medium for 7 days before RNA extraction. After library construction and RNA sequencing, identification of differentially expressed genes was performed through Limma package of R platform, with a cut-off value of log fold change (logFC) > = |1|. Pathway and Gene ontology (GO) analyses were conducted on DAVID Bioinformatics Resources 6.8 (NIAID/NIH). Network analyses were performed by the Ingenuity Pathways Analysis (IPA).
RESULTS:
Signalling pathway analysis revealed the top five pathways - cytokine-cytokine receptor interaction, neuroactive-ligand receptor interaction, calcium signalling pathway, PI3K-Akt signalling pathway and cell adhesion molecules. GO analyses demonstrated significant changes on cell adhesion, calcium signalling, and epigenetic regulation. IPA network analyses demonstrated that inflammation-related pathways were influenced by graphene, while the downstream factors of histone H3 and H4 were also altered especially under the existence of osteoinduction medium.
CONCLUSION:
Graphene promotes osteogenic differentiation of hASCs mainly by influencing cell adhesion, cytokine-cytokine receptor interactions, inflammatory responses, and potentially influences histone H3 and H4 through epigenetic regulation.
PMID: 29808173