ماتریکس ژله وارتون سلول زدایی شده: یک داربست زیست تقلید برای کشت آزمایشگاهی سلول های بنیادی خون ساز
تاریخ انتشار: دوشنبه 23 اردیبهشت 1398
| امتیاز:
سلول های بنیادی/پیش ساز خون ساز(HSPCs) در نیچ خون ساز مغز استخوان(BM) قرار دارند که یک ریز محیط سه بعدی خاص است که خودنوزایی و چند توانی HSPCها را تنظیم می کند. در این مطالعه، ما یک سیستم کشت آزمایشگاهی سه بعدی جدیدی را ارزیابی کردیم که از اجزای نیچ خون ساز مغز استخوان برای تکثیر سلول های CD34+ خون بند ناف استفاده می کند. ما این مدل را با استفاده از ماتریکس ژله وارتون سلول زدایی شده(DWJM) به عنوان یک داربست ماتریکس خارج سلولی(ECM) و سلول های استرومایی مزانشیمی مغز استخوان(MSCs) به عنوان سلول های پشتیبان نیچ ایجاد کردیم. برای ارزیابی کارایی این مدل در تکثیر سلول های CD34+، ما سلول های CD34+ خون بند ناف را بدنبال کشت در DWJM برای تکثیر، زنده مانی و تمایز چند رده ای و قابلیت دگر مهاجرتی ارزیابی کردیم. ما دریافتیم که DWJM به طور قابل توجهی مجموعه HSPCهای خون بند ناف را افزایش داد. این ماتریکس خفتگی سلول های CD34+ خون بند ناف را افزایش داد، در حالی که زنده مانی، پتانسیل تمایزی آن ها با تعصب به سمت تمایز مگاکاریوسیتی و ظرفیت کلونی زایی آن ها را حفظ کرد. ماتریکس سلول زدایی شده ژله وارتون افزایش در فراوانی سلول های c-kitمثبت به عنوان جمعیتی از سلول ها با قابلیت خودنوزایی تقویت شده را افزایش داد و هم چنین بیان CXCR4 را در سلول های CD34+ افزایش دا که قابلیت دگر مهاجرتی آن ها را تقویت کرد. با این حال حضور BMMSCها در DWJM دگر تمایزی سلول های CD34+ خون بند ناف را مختلف کرد و بیان CXCR4 را سرکوب کرد. آنالیز ترانسکریپتوم نشان داد که DWJM مجموعه ای از ژن هایی را افزایش می دهد که به طور اختصاصی در تمایز مگاکاریوسیتی، تحرک سلولی و خانه گزینی به مغز استخوان دخیل هستند. در مجموع، نتایج ما نشان می دهد که سیستم کشت سه بعدی مبتنی بر DWJM یک مدل آزمایشگاهی جدید است که تکثیر سلول های CD34+ خون بند ناف با پتانسیل دگر تمایزی تقویت شده را حمایت می کند، در حالی که پتانسیل تمایزی آن ها را حفظ می کند. یافته های ما ارتباط بین DWJM و BMMSCها در حمایت از کشت برون تنی سلول های CD34+ خون بند ناف برای استفاده در پیوند بالینی را نشان می دهد.
Blood Adv. 2019 Apr 9;3(7):1011-1026. doi: 10.1182/bloodadvances.2018019315.
Decellularized Wharton jelly matrix: a biomimetic scaffold for ex vivo hematopoietic stem cell culture.
Li D1, Chiu G2, Lipe B2, Hopkins RA3, Lillis J4, Ashton JM4, Paul S1, Aljitawi OS2.
Abstract
Hematopoietic stem progenitor cells (HSPCs) reside in the bone marrow (BM) hematopoietic "niche," a special 3-dimensional (3D) microenvironment that regulates HSPC self-renewal and multipotency. In this study, we evaluated a novel 3D in vitro culture system that uses components of the BM hematopoietic niche to expand umbilical cord blood (UCB) CD34+ cells. We developed this model using decellularized Wharton jelly matrix (DWJM) as an extracellular matrix (ECM) scaffold and human BM mesenchymal stromal cells (MSCs) as supporting niche cells. To assess the efficacy of this model in expanding CD34+ cells, we analyzed UCB CD34+ cells, following culture in DWJM, for proliferation, viability, self-renewal, multilineage differentiation, and transmigration capability. We found that DWJM significantly expanded UCB HSPC subset. It promoted UCB CD34+ cell quiescence, while maintaining their viability, differentiation potential with megakaryocytic differentiation bias, and clonogenic capacity. DWJM induced an increase in the frequency of c-kit+ cells, a population with enhanced self-renewal ability, and in CXCR4 expression in CD34+ cells, which enhanced their transmigration capability. The presence of BM MSCs in DWJM, however, impaired UCB CD34+ cell transmigration and suppressed CXCR4 expression. Transcriptome analysis indicated that DWJM upregulates a set of genes that are specifically involved in megakaryocytic differentiation, cell mobility, and BM homing. Collectively, our results indicate that the DWJM-based 3D culture system is a novel in vitro model that supports the proliferation of UCB CD34+ cells with enhanced transmigration potential, while maintaining their differentiation potential. Our findings shed light on the interplay between DWJM and BM MSCs in supporting the ex vivo culture of human UCB CD34+ cells for use in clinical transplantation.
PMID: 30940636