ماتریکس ژله وارتون سلول زدایی شده: یک داربست زیست تقلید برای کشت برون تنی سلول های بنیادی خون ساز
تاریخ انتشار: یکشنبه 24 شهریور 1398
| امتیاز:
سلول های بنیادی پیش ساز خون ساز(HSPCs) در نیچ خون ساز مغز استخوان(BM) به عنوان یک ریز محیط سه بعدی ساکن هستند که خودنوزایی و چند توان HSPC را تنظیم می کند. در این مطالعه، ما یک سیستم کشت آزمایشگاهی سه بعدی جدید را ارزیابی کردیم که از اجزای نیچ خون ساز مغز استخوان برای تکثیر سلول های CD34+ خون بند ناف(UCB) استفاده می کند. ما این مدل را با استفاده از ماتریکس سلول زدایی شده ژله وارتون(DWJM) به عنوان یک ماتریکس خارج سلولی و سلول های استرومایی مزانشیمی مغز استخوان انسان به عنوان سلول های حمایت کننده 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، خودنوزایی و تمایز چند رده ای و قابلیت مهاجرتی آنالیز کردیم. ما دریافتیم که DWJM به طور قابل توجهی زیر مجموعه UCB HSPC را تکثیر کرد. این داربست خاموشی سلول های UCB CD34+ را افزایش داد، در حالی که زنده مانی آن ها و پتانسیل تمایزی شان بر مبنای تمایز مگاکاریوسیتی و ظرفیت کلونی زایی شان را حفظ کرد. داربست DWJM منجر به افزایش سلول های c-kit+ به عنوان جمعیتی با توانایی خودنوزایی افزایش یافته و بیان CXCR4 در سلول های CD34+ شد که قابلیت مهاجرتی آن ها را تقویت کرد. با این حال، حضور BMMSCs در DWJM مهاجرت سلول های UCB CD34+ را مختل و بیان CXCR4 را سرکوب کرد. آنالیز ترانسکریپتومی نشان داد که DWJM مجموعه ای از ژن ها که به طور اختصاصی در تمایز مگاکاریوسیتی، تحرک سلولی و خانه گزینی به مغز استخوان دخیل هستند را افزایش می دهد. در مجموع، نتایج ما نشان داد که سیستم کشت سه بعدی DWJM یک مدل آزمایشگاهی هستند که تکثیر سلول های UCB CD34+ را پتانسیل مهاجرتی تقویت شده حمایت می کنند و این در حالی است که پتانسیل تمایزی شان را حفظ می کنند. یافته های ما ارتباط بین DWJM و BMMSCs را در حمایت از کشت برون تنی سلول های UCB CD34+ برای استفاده در پیوند بالینی 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