روند تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي انساني به سلول‌هاي استيوبلاست و بررسي ميزان بيان ژن‌هاي استيوپونتين و استيوكلسين

Osteogenic gene expression in osteoblastic differentiation of human mesenchymal stem cells

چكيده سابقه و هدف بيان ژن‌هاي استيوپونتين و استيوكلسين در طي تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي به سلول‌هاي استيوبلاست، دچار تغييراتي مي‌شوند، هدف از اين مطالعه، دست يافتن به راه‌كاري بهتر در جهت تمايز سريع‌تر اين سلول‌ها به استيوبلاست بود. مواد و روش‌ها در يك مطالعه تجربي، سلول‌هاي تك هسته‌اي مغز استخون جدا شده و در محيط كشت DMEM-LG و 10% FBS كشت داده شدند. در طي روزهاي معين، RNA سلول‌هاي در حال تمايز استخراج شد. در مرحله بعد، ساخت cDNAژن‌هاي استيوپونتين و استيوكلسين توسط آغازگرهاي اختصاصي انجام شد. سلول‌هاي مزانشيمي بر روي داربست سه بعدي تري كلسيم فسفات كشت داده شدند و ميزان تمايز به سلول‌هاي استيوبلاستي با بررسي فعاليت آلكالين فسفاتاز مورد مطالعه قرار گرفت. يافته‌ها در طي روند اين تمايز، بيان دو ژن استيوپونتين و استيوكلسين طي نظمي تغيير نمود و حداكثر بيان استيوپونتين در روز ششم و استيوكلسين در روز هفتم و هشتم تمايز بود. تمايز استيوژنيك سلول‌هاي مزانشيمي با رنگ‌آميزي رسوبات معدني با آليزارين رد و افزايش بيان آلكالين فسفاتاز تاييد شد. نتيجه گيري بررسي نتايج فعاليت آنزيم آلكالين فسفاتاز، بيانگر تمايز بهتر سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي در داربست سه بعدي تري كلسيم فسفات نسبت به محيط دو بعدي است. بيان ژن‌هاي استيوپونتين و استيوكلسين در روند اين تمايز نقش داشته و افزايش بيان آن‌ها مي‌تواند راه‌كاري جهت القاي تمايز استيوبلاستي در اين سلول‌ها باشد.

Abstract Background and Objectives During differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) into various cells, the expression of a variety of genes undergoes some changes; in this study we decided to investigate the expression rate of some genes like osteopontin (OPN) and osteocalcin (OCN) during this process in order to find a better and faster way for these cells to be differentiated into osteoblasts. Material and Methods In this experimental study, the mononuclear cells of bone marrow were separated and then cultured in DMEM-LG culture media with 10% FBS. During some definite days, the RNA of differentiating cells was extracted. Then, the effective genes in osteogenesis like OPN and OCN were amplified by speciefic primers. The mesenchymal cells were cultured on 3D calcium phosphate scaffolds, and finally the activity rate of the alkaline phosphatase was examined. Results This research has demonstrated that in the process of differentiation, the expression of the two genes of OPN and OCN changed orderly with the maximum expression of OPN in the 6th day and the maximum expression of OCN in the 7th and 8th days of differentiation. The osteogenic differentiation of MSCs was not confirmed by the coloration of mineral sediments. The activity rate of alkaline phosphatase revealed the preference of 3D calcium phosphate scaffold to 2D environment in this differentiation. Conclusion The calcium phosphate scaffold positively affects the differentiation process. The expression of OPN and OCN genes changes during differentiation and can be used as away to a better and faster differentiation of these cells into osteoblast.