جداسازي، تكثير و تمايز سلول‌هاي استرومال مزانشيمي خون بند ناف انساني به سلول‌هاي پروژنيتور عصبي در محيط آزمايشگاهي

Isolation, expansion, and in vitro differentiation of human umbilical cord blood mesenchymal stromal cells into neural progenitor cells

چكيده سابقه و هدف خون بند ناف داراي مزاياي فراواني نسبت به ساير منابع سلول‌هاي استرومال مزانشيمي است. اين مطالعه با هدف فراهم كردن يك دستورالعمل جديد جهت تمايز عصبي سلول‌هاي استرومال مزانشيمي خون بند ناف انساني در محيط آزمايشگاه انجام گرفت. مواد و روش‌ها در اين مطالعه تجربي، سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي خون بند ناف انساني پس از جداسازي و تاييد مورفولوژيكي، تمايز به رده چربي و استخوان و ايمنوفنوتايپ، با رتينوييك اسيد، فاكتور رشد فيبروبلاستي، فاكتور رشد عصبي، فاكتور رشد اپيدرمال، اسيد اسكوربيك، ايزوبوتيل گزانتين و محيط كشت نوروبازال جهت القاي تمايز عصبي تيمار گرديد. بيان نسبي ژن‌هاي اختصاصي عصبي با Real-Time PCR ، نرم‌افزار 2009 REST و 5/11 SPSS مورد بررسي قرارگرفت. يافته‌ها نتايج نشان داد كه سلول‌هاي استرومال مزانشيمي، دوكي بوده و پتانسيل تمايز به رده چربي و استخوان را دارند. فلوسيتومتري براي(78%) CD73، (78%) CD105 مثبت و براي CD45 (2%) و (5/2%) HLA-DR منفي بود. پس از تمايز عصبي و تغيير شكل قابل توجه سلول‌هاي استرومال مزانشيمي به سلول‌هاي عصبي، نتايج تجزيه و تحليل Real-Time PCR نشان داد كه بيان ژن‌هايي نظير MBP ، nestin ، MAP-2 و GFAP به طور معناداري در مقايسه با سلول‌هاي تمايز نيافته(كنترل) افزايش يافته است(05/0 p < ). نتيجه‌گيري مطالعه حاضر نشان داد، تيمار سلول‌هاي استرومال مزانشيمي با تركيبي از فاكتورهاي رشد و مواد شيميايي باعث القاي تمايز عصبي شده و مي‌تواند باعث افزايش كارآيي سلول درماني بيماري‌هاي نورودژنراتيو براساس سلول‌هاي بنيادي در آينده گردد. هر چند كه عملكرد سلول‌هاي پروژنيتور عصبي به دست آمده قبل از كاربرد باليني بايد در مدل‌هاي حيواني ارزيابي شود.

Abstract Background and Objectives Umbilical cord blood, as a source of mesenchymal stromal cells, has many advantages compared to other sources. This study aimed to provide a new method for the in vitro neural differentiation of human umbilical cord blood derived mesenchymal stromal cells (MSCs hUCB). Materials and Methods In this experimental study, MSCs hUCBs were isolated and characterized by morphologic, adipogenic, and osteogenic differentiation and immunophenotypical analysis. Then, neural induction of MSCs hUCB was performed by using RA, bFGF, NGF, EGF, AsA , IBMX, and neurobasal medium. Then, the relative expression of neural-specific genes was investigated by quantitative real-time PCR assays, REST 2009, and SPSS 11.5 software. Results Our results showed the osteocytic and adipocytic differentiation capacity and fibroblast-like morphology of MSCs hUCB. Flow cytometry analysis of MSCs hUCB revealed that the cells are positive for CD105 (78%), CD73 (78%), and negative for CD45 (2%), HLA-DR (2.5%). The cells showed the remarkable transition from fibroblast-like morphology to nueral progenitor cells. The results showed that the expression of GFAP, MBP, nestin, MAP-2 genes after neural induction significantly increased in comparison with that of the control as measured by quantitative real-time PCR assays (p < 0.05). Conclusions Treatment of MSCs hUCB with a set of growth factors and chemical materials induces neural differentiation and increases the efficiency of cell-based therapy for neurodegenerative diseases in the future. Although, the functionality of neural progenitor cells must be carefully assessed in animal models prior to use in clinical application.