پلاسمای خون بند ناف انسانی به عنوان جایگزینی برای سروم انسانی برای تکثیر آزمایشگاهی سلول های استرومایی مزانشیمی- یک آنالیز متابولومیک چند ترکیبی
تاریخ انتشار: جمعه 11 آبان 1397
| امتیاز:
سلول های استرومایی مزانشیمی(MSCs) نقش بالقوه ای در درمان های مبتنی بر سلول دارند. سروم جنین گاوی(FBS) به عنوان مکمل محیط پایه کشت سلول استفاده می شود اما معایب و خطرات متعددی دارد. سایر جایگزین ها نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند که از جمله آن ها پلاسمای خون بند ناف انسانی(hUCBP) است که با هدف ایجاد پروتکل کشت فاقد ترکیبات جانوری استفاده می شود. یک ویژگی یابی مقایسه ای مربوط به ترکیب متابولیک و چند جزئی hUCBP و FBS تجاری بر مبنای اسپکتروسکوپی رزونانس مغناطیس هسته ای(NMR) و آنالیزهای آماری چند متغیره صورت گرفت. آنالیز طیف 1H-NMR شباهت ها و تفاوت های بین دو مکمل پیشنهادی را نشان داد. متابولیت های مشابه(اسیدهای آمینه،گلوکز، لیپیدها و نوکلئوتیدها) در hUCBP و طیف FBS NMR مشاهده شد. نتایج نشان می دهد که تفاوت های عمده ای بین پروفایل متابولیکی دو مکمل پیشنهادی ناشی از سطح به طور قابل توجه بالاتر گلوکز و سطوح پایین لاکتات، گلوتامات، آلانین و اسیدهای امینه زنجیره منشعب در hUCBP بود. سطوح مشابه به میزان اندک متفاوت اسیدهای آمینه پروتئین ساز مهم و هم چنین نوکلئوتیدها و لیپیدها در hUCBP و FBS یافت شد. به منظور تایید مناسب بودن hUCBP برای کشت سلول، سلول های بنیادی مزانشیمی بند ناف(UC-MSCs) و سلول های بنیادی پالپ دندان(DPSCs) با استفاده از hUCBP کشت شدند. در هر دو نوع سلول بنیادی مزانشیمی، کشت آزمایشگاهی با مکمل hUCBP شرایط متابولیک بهبود یافته ای را در مقایسه با FBS نشان داد. این دو نوع سلول تست شده، محتوای بهینه متفاوتی از درصد hUCBP را نشان دادند. برای DPSCها، بهینه محتوای hUCBP شش درصد و برای UC-MSCها چهار درصد بود. سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی کشت شده، هیچ تغییری را در نشان گرهای پیری نشان ندادند و هم چنین شاخص های بیان مارکرهای سطحی شان را نیز حفظ کردند. جایگزین کردن FBS در یک روش وابسته به دوز، با افزایش وقایع اولیه آپوپتوز و هم چنین مقادیر اندک تنظیم کاهشی و افزایشی بیان ژن های هدف همراه بود. ظرفیت تمایز سه رده ای نیز بوسیله جایگزین کردن FBS با hUCBP تحت تاثیر قرار گرفت.
PLoS One. 2018 Oct 10;13(10):e0203936. doi: 10.1371/journal.pone.0203936. eCollection 2018.
Human umbilical cord blood plasma as an alternative to animal sera for mesenchymal stromal cells in vitro expansion - A multicomponent metabolomic analysis.
Caseiro AR1,2,3, Ivanova G4, Pedrosa SS1,2, Branquinho MV1,2, Georgieva P5, Barbosa PP6, Santos JD3, Magalhães R7, Teixeira P7, Pereira T1,2, Maurício AC1,2.
Abstract
Mesenchymal Stromal cells (MSCs) have a potential role in cell-based therapies. Foetal bovine serum (FBS) is used to supplement the basal cell culture medium but presents several disadvantages and risks. Other alternatives have been studied, including human umbilical cord blood plasma (hUCBP), aiming at the development of xeno-free culturing protocols. A comparative characterization of multicomponent metabolic composition of hUCBP and commercial FBS based on Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy and multivariate statistical analysis was performed. The analysis of 1H-NMR spectra revealed both similarities and differences between the two proposed supplements. Similar metabolites (amino acids, glucose, lipids and nucleotides) were found in the hUCBP and FBS NMR spectra. The results show that the major difference between the metabolic profiles of the two proposed supplements are due to the significantly higher levels of glucose and lower levels of lactate, glutamate, alanine and branched chain amino acids in hUCBP. Similar or slightly different levels of important proteinogenic amino acids, as well as of nucleotides, lipids were found in the hUCBP and FBS. In order to validate it's suitability for cell culture, umbilical cord-MSCs (UC-MSCs) and dental pulp stem cells (DPSCs) were expanded using hUCBP. In both hMSCs, in vitro culture with hUCBP supplementation presented similar to improved metabolic performances when compared to FBS. The two cell types tested expressed different optimum hUCBP percentage content. For DPSCs, the optimum hUCBP content was 6% and for UC-MSCs, 4%. Cultured hMSCs displayed no changes in senescence indicators, as well as maintained characteristic surface marker's expression. FBS substitution was associated with an increase in early apoptosis events, in a dose dependent manner, as well as to slight up- and down-regulation of targeted gene's expression. Tri-lineage differentiation capacity was also influenced by the substitution of FBS by hUCBP.
PMID: 30304014