تشکیل ساختارکروی شکل کوتاه مدت توانایی ترمیم سلولهای بنیادی مشتق از چربی را با پیشبرد خواص بنیادینگی ، رگزایی و شیمیایی آنها افزایش می دهد

سلول های بنیادی مشتق از چربی (ASCs) ارائه کننده یک منبع مهم  ازسلول های بنیادی مزانشیمی برای استفاده های بالینی هستند. طی کشت آزمایشگاهی، سلول های بنیادی مشتق از چربی به سرعت بیان فاکتورهای رونویسی مرتبط با پرتوانی و خود تجدیدی سلولها (Sox-2, Oct-4, Nanog) و CXCR4، گیرنده کلیدی مسئول لانه گزینی سلول های بنیادی, را از دست می دهد. برای افزایش پتانسیل درمانی این سلولها با وجود پاساژهای آزمایشگاهی، ما بررسی کردیم که آیا ASCs تکثیریافته بر روی کشت تک لایه  به دنبال تشکیل ساختار کروی شکل کوتاه مدت ، ظرفیت ترمیمی بیشتری خواهند داشت.  ASCs مشتق از ساختار کروی ، الگوی بیان مارکرهای سطحی سلول و قابلیت تمایز چربی /  استخوانی را نسبت به ASCs کشت یافته بر روی تک لایه حفظ کردند. با این حال، ASCs مشتق از ساختار کروی تکثیر بالاتر و پیری کمتری را نشان دادند. علاوه براین، ASCs مشتق از ساختار کروی سطوح بسیار بالاتری از مارکرهای پرتوانی سلولها، CXCR4، و عوامل رشد رگ زایی را بیان کردند. افزایش مهاجرت در شرایط آزمایشگاهی به همراه افزایش بیان متالوپروتئینازهای ماتریکس (MMP-9 and MMP-13) نیز در این ASCs مشاهده شد. این افزایش مهاجرت و بیان MMP را می توان با یک پپتید آنتاگونیست ویژه CXCR4  به نام AMD3100 مهارکرد. با استفاده از یک مدل موشی دارای اختلال در ترمیم زخم های پوستی ، ما بهبود سریع تر و افزایش رگزایی را در زخم های تحت درمان با ASCs مشتق از ساختارکروی مشاهده کردیم. پیوند پذیری سلولی بیشتر ASCs مشتق از ساختار کروی در زخم های بافت پوستی و تمایز ASCs به دودمان های اندوتلیالی و اپیدرمی نیز مشاهده شد. این یافته ها نشان می دهد که تشکیل ساختارهای کروی کوتاه مدت از ASCs ، قبل از کشت تنها لایه، خواص بنیادینگی، رگزایی، وشیمیایی آنها را بهبود بخشیده و در نتیجه پتانسیل ترمیمی آنها را برای مصارف درمانی افزایش می دهد.

Stem Cells Transl Med. 2013 Jul 11. [Epub ahead of print]

Short-Term Spheroid Formation Enhances the Regenerative Capacity of Adipose-Derived Stem Cells by Promoting Stemness, Angiogenesis, and Chemotaxis.

Cheng NC, Chen SY, Li JR, Young TH.

Source

Department of Surgery, National Taiwan University Hospital and College of Medicine, Taipei, Taiwan.

Abstract

Adipose-derived stem cells (ASCs) represent an important source of mesenchymal stem cells for clinical application. During in vitro culture, ASCs quickly lose the expression of transcription factors associated with pluripotency and self-renewal (Sox-2, Oct-4, and Nanog) and CXCR4, the key receptor responsible for stem cell homing. To enhance their therapeutic potential despite in vitro passages, we examined whether ASCs exhibit superior regenerative capacity by expanding them in monolayers following short-term spheroid formation. Spheroid-derived ASCs retained the expression pattern of cell surface markers and adipogenic/osteogenic differentiation capabilities of ASCs constantly cultured in monolayers. However, spheroid-derived ASCs exhibited higher expansion efficiency with less senescence. Moreover, spheroid-derived ASCs expressed significantly higher levels of pluripotency markers, CXCR4, and angiogenic growth factors. Enhanced in vitro migration, associated with the increased expression of matrix metalloproteinases (MMP-9 and MMP-13), was also observed in spheroid-derived ASCs. The enhanced migration and MMP expression could be inhibited by a CXCR4-specific peptide antagonist, AMD3100. Using a murine model with healing-impaired cutaneous wounds, we observed faster healing and enhanced angiogenesis in the wounds treated with spheroid-derived ASCs. Significantly more cellular engraftment of spheroid-derived ASCs in the cutaneous wound tissue was also noted, with evidence of ASC differentiation toward endothelial and epidermal lineages. These findings suggest that short-term spheroid formation of ASCs before monolayer culture enhances their properties of stemness, angiogenesis, and chemotaxis and thereby increases their regenerative potential for therapeutic use.

PMID: 23847001