نورون های مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی هر دو فعالیت خودمختار و پاسخ دهنده به محرک را نشان می دهند
تاریخ انتشار: یکشنبه 11 خرداد 1399
| امتیاز:
سلول های بنیادی مزانشیمی توانایی دگرتمایزی به نورون ها را دارند و بنابراین منبع بالقوه ای از سلول های بنیادی بالغ برای کاربرد در بازسازی بافت عصبی و درک فرایندهای تکوین عصبی به شمار می آیند. در بسیاری از مطالعات روی نورون های مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی (hMSCs)، موفقیت در تمایز عصبی به بیان پروتئین های عصبی محدود شده است که از منظر فعالیت عصبی راضی کننده نیست. شبکه های عصبی تثبیت شده ای که در کشت مشاهده شده اند از منظر توانایی انتقال سیگنال های سیناپسی بررسی شده اند تا از آن ها برای ایجاد یک مدل کشت برای نورون های انسانی و مطالعه بیشتر مکانیسم تمایز عصبی و پاتولوژی های عصبی استفاده شود. طبق این مطلب، ما عملکردی بودن سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی مغز استخوان را بوسیله یک پروتکل القایی تک مرحله ای مبتنی بر سیتوکین به نورون تمایز دادیم. نورون های مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی اولیه و رده سلولی سلول های بنیادی مزانشیمی، فعالیت خودبخودی(≥75%) را نشان دادند که بوسیله تصویر برداری Ca++ نشان داده شد. علاوه بر این، زمانی که نورون های مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی از نظر الکتریکی تحریک شدند، طی فرایند بلوغ پاسخی درخورد نوع نورون را دادند. نتایج ما نشان داد که ترکیبی از القا کننده های نورونی ظرفیت تمایزی سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی مغز استخوان به نورون های دارای عملکرد با فعالیت خودبخبود و بالغ شدن به یک شرایط از نظر الکتروفیزیولوژیک فعال افزایش می دهند. از نظر مفهومی ما پیشنهاد می کنیم که این نورون های دارای عملکرد و مشتق از سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند به عنوان ابزاری برای مدل سازی بیماری های عصبی و مطالعات تمایزی استفاده شوند.
PLoS One. 2020 May 14;15(5):e0228510. doi: 10.1371/journal.pone.0228510. eCollection 2020.
Neurons from human mesenchymal stem cells display both spontaneous and stimuli responsive activity.
Karakaş N1,2, Bay S2, Türkel N3, Öztunç N2,4, Öncül M2, Bilgen H5, Shah K6, Şahin F3, Öztürk G2,7.
Abstract
Mesenchymal stem cells have the ability to transdifferentiate into neurons and therefore one of the potential adult stem cell source for neuronal tissue regeneration applications and understanding neurodevelopmental processes. In many studies on human mesenchymal stem cell (hMSC) derived neurons, success in neuronal differentiation was limited to neuronal protein expressions which is not statisfactory in terms of neuronal activity. Established neuronal networks seen in culture have to be investigated in terms of synaptic signal transmission ability to develop a culture model for human neurons and further studying the mechanism of neuronal differentiation and neurological pathologies. Accordingly, in this study, we analysed the functionality of bone marrow hMSCs differentiated into neurons by a single step cytokine-based induction protocol. Neurons from both primary hMSCs and hMSC cell line displayed spontaneous activity (≥75%) as demonstrated by Ca++ imaging. Furthermore, when electrically stimulated, hMSC derived neurons (hMd-Neurons) matched the response of a typical neuron in the process of maturation. Our results reveal that a combination of neuronal inducers enhance differentiation capacity of bone marrow hMSCs into high yielding functional neurons with spontaneous activity and mature into electrophysiologically active state. Conceptually, we suggest these functional hMd-Neurons to be used as a tool for disease modelling of neuropathologies and neuronal differentiation studies.
PMID: 32407317