Xeno-free culture condition for human bone marrow and umbilical cord matrix-derived mesenchymal stem/stromal cells using human umbilical cord blood serum

مقدمه: اگرچه سرم خون جنین گاو (FBS) به طور گسترده­ای در آزمایشگاه­های کشت سلول استفاده می­شود، اما خصوصیاتی از جمله خطر انتقال عفونت و اثرات جانبی حساسیت زا استفاده آن را جهت کشت سلول­ها برای مصارف بالینی محدود کرده است. بنابراین تقاضا برای یک مکمل جایگزین با قابلیت کمک به رشد و تکثیر سلول­ها وجود دارد. هدف: جهت یافتن یک جایگزین مناسب برای FBS، این تحقیق به مقایسه قابلیت سرم خون بندناف با FBS در تکثیر سلول­های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان (BMMCs) و سلول­های بنیادی مزانشیمی ماتریکس بند ناف (hUCMCs) پرداخته است. مواد و روش­ها: خون بند ناف نوزادان سالم متولد شده به روش سزارین جمع آوری و سرم خون بند ناف جدا شد. سلول­های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان و سلول­های بنیادی مزانشیمی ماتریکس بند ناف با بررسی مارکرهای سطحی توسط فلوسایتومتری، بررسی آلکالین فسفاتاز درون سلولی و تمایز به سلول­های استخوانی و چربی شناسایی شدند. هر کدام از سلول­های جدا شده در سه گروه جداگانه در محیط Iscoveʹs Modified Dulbeccoʹs Media (IMDM) کشت داده شدند. گروه­ها عبارت بودند از: 1) کشت سلول ها با سرم خون بند ناف. 2) کشت سلول­ها با FBS. 3) کشت سلول­ها بدون افزودن سرم. تکثیر   سلول­ها به کمک معرف WST-1 و رنگ آمیزی تریپان بلو بررسی شد.. نتایج: سلول­های گروه اول و دوم از نظر مرفولوژی و بروز خصوصیات سلول­های بنیادی مزانشیمی شبیه به هم بودند و نتایج حاصل از ارزیابی WST-1 و رنگ­آمیزی تریپان بلو تفاوت معنی­داری بین تکثیر سلول­های کشت داده شده در حضور سرم خون بند ناف و FBS نشان نداد اما تفاوت معنی­داری بین تکثیر سلول­ها در گروه­های دارای سرم و گروه بدون سرم مشاهده شد. نتیجه­ گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که سرم خون بند ناف انسان می­تواند به طرز مؤثری تکثیر سلول­های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان و سلول­های بنیادی مزانشیمی ماتریکس بند ناف را در محیط آزمایشگاه پشتیبانی کند و به عنوان یک جایگزین مناسب در مطالعات بالینی به کار رود.

Background: Fetal bovine serum (FBS) is widely used in cell culture laboratories,risk of zoonotic infections and allergic side effects create obstacles for its use inclinical trials. Therefore, an alternative supplement with proper inherent growthpromotingactivities is demanded. Objective: To find FBS substitute, we tested human umbilical cord blood serum(hUCS) for proliferation of human umbilical cord matrix derived mesenchymal stemcells (hUC-MSCs) and human bone marrow-derived mesenchymal cells (hBMMSCs). Materials and Methods: Umbilical cord blood of healthy neonates, delivered byCaesarian section, was collected and the serum was separated. hUC-MSCs andhBM-MSCs were isolated and characterized by assessment of cell surface antigensby flow cytometry, alkaline phosphatase activity and osteogenic/adipogenicdifferentiation potential. The cells were then cultured in Iscoveʹs ModifiedDulbeccoʹs Medium (IMDM) by conventional methods in three preparations: 1- withhUCS, 2- with FBS, and 3- without serum supplements. Cell proliferation wasmeasured using WST-1 assay, and cell viability was assessed by trypan bluestaining. Results: The cells cultured in hUCS and FBS exhibited similar morphology andmesenchymal stem cells properties. WST-1 proliferation assay data showed nosignificant difference between the proliferation rate of either cells following hUCSand FBS supplementation. Trypan blue exclusion dye test also revealed nosignificant difference for viability between hUCS and FBS groups. A significantdifference was detected between the proliferation rate of stem cells cultured inserum-supplemented medium compared with serum-free medium. Conclusion: Our results indicate that human umbilical cord serum can effectivelysupport proliferation of hBM-MSCS and hUC-MSCs in vitro and can be used as anappropriate substitute for FBS, especially in clinical studies.