الگوهای بیان ژنی سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان انسان با شرایط محیط کشت، تغییر می کند
سابقه و هدف: با توجه به ناهمگونی سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSC)، روش های تکثیر سلولی درمحیط کشت و اثرات آن بر بیان ژن ازعوامل مهمی محسوب می شوند که برای آماده سازی سلول های بنیادی مزانشیمی نیاز به استاندارد سازی دارند. ما الگوهای بیان ژن سلولهای MSC را با تراکم های مختلف سلولی و زمان کشت مورد بررسی قرار دادیم.
مواد و روش ها: سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان با تراکم 200 تا 5،000 سلول در سانتی متر مربع کشت داده شدند، و الگوهای بیان ژنی در طول زمان با استفاده از واکنش رونویسی معکوس زنجیره پلیمراز مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج: سطوح mRNA فاکتورهایی مانند پروتئین شبه podocalyxin (PODXL)، α4 اینتگرین، α6-اینتگرین و فاکتور مهارکننده لوسمی (LIF) که نقش مهمی در مهاجرت سلول و بازسازی بافت دارند در MSC های کشت شده با تراکم 200 سلول در سانتی متر مربع در مقایسه با تراکم 5،000 سلول بالاتر بود. سطح mRNA این عوامل به تدریج به مدت 10 روز افزایش یافته و سپس در روز 15 کشت کاهش یافت. سلول های بنیادی مزانشیمی کشت شده با تراکم 200 سلول درسانتی متر مربع به مدت 10 روز بیان بالایی از OCT-4 و Nanog را نشان دادند. بیان ایندوا آمین 2،3 دی اکسیژناز، سیکلواکسیژناز-1 و فاکتور رشد کبدی در این سلول ها در حضور سایتوکین پیش التهابی اینترفرون γ افزایش یافت.
نتیجه گیری: ما تفاوت هایی را در الگوهای بیان ژن سلولهای بنیادی مزانشیمی تحت شرایط مختلف کشت مشاهده کردیم. MSC های کشت شده با تراکم کم و بازه زمانی 10 روز، به طور مؤثری تکثیر شده ، PODXL ، α6-اینتگرین، α4-اینتگرین و LIF را بیان کرده و ویژگی هایی مانند بنیادینگی و تعدیل کنندگی ایمنی را حفظ کردند. بنابراین، حفظ تکثیر سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط ازمایشگاهی طی زمان مناسب کشت و تراکم سلولی کم می تواند استراتژی موثری درطب ترمیمی برای سلول درمانی سلول های بنیادی مزانشیمی فراهم کند.
Blood Res. 2013 Jun;48(2):107-14. doi: 10.5045/br.2013.48.2.107. Epub 2013 Jun 25.
Human bone marrow-derived mesenchymal stem cell gene expression patterns vary with culture conditions.
Lee MW, Kim DS, Yoo KH, Kim HR, Jang IK, Lee JH, Kim SY, Son MH, Lee SH, Jung HL, Sung KW, Koo HH.
Source
Department of Pediatrics, Samsung Medical Center, Sungkyunkwan University School of Medicine, Seoul, Korea.
Abstract
BACKGROUND:
Because of the heterogeneity of human mesenchymal stem cells (MSCs), methods for cell expansion in culture and the effects on gene expression are critical factors that need to be standardized for preparing MSCs. We investigated gene expression patterns of MSCs with different seeding densities and culture times.
METHODS:
Bone marrow-derived MSCs were plated at densities from 200 cells/cm(2) to 5,000 cells/cm(2), and the gene expression patterns were evaluated over time using a reverse-transcription polymerase chain reaction assay.
RESULTS:
The mRNA levels of factors that play a critical role in cell migration and tissue regeneration, such as podocalyxin-like protein (PODXL), α4-integrin, α6-integrin, and leukemia inhibitory factor (LIF), were higher in MSCs plated at 200 cells/cm(2) than in MSCs plated at 5,000 cells/cm(2). The mRNA levels of these factors gradually increased for 10 days and then decreased by day 15 in culture. MSCs seeded at 200 cells/cm(2) that were cultured for 10 days expressed high levels of Oct-4 and Nanog. Indoleamine 2,3-dioxygenase, cyclooxygenase-1, and hepatocyte growth factor expression were upregulated in the presence of the proinflammatory cytokine interferon-γ in these cells.
CONCLUSION:
We found differences in the gene expression patterns of MSCs under different culture conditions. MSCs from 10-day cultures seeded at a low density were efficiently expanded, expressed PODXL, α6-integrin, α4-integrin, and LIF, and maintained properties like stemness and immunomodulation. Therefore, ex vivo expansion of MSCs maintained for an adequate culture time after plating at low cell density can provide an effective regenerative medicinal strategy for cell therapies using MSCs.
KEYWORDS:
Cell therapy, Culture time, Gene expression pattern, Mesenchymal stem cell, Seeding density
PMID: 23826579