Derivation of functional Mesenchymal stem cells (MSCs) from embryonic stem (ES) cell derived neuromesodermal progenitors (NMPs)

Abstract

Cell therapy is known as transferring intact, living cells to a patient to reduce or treat a disease. Cells can be obtained from the patient (autologous cells) or another donor (allogeneic cells). Cellular therapy from mesenchymal stem cells (MSC) is the most preferred form of cellular therapy. Multipotency, paracrine activities and immunoregulatory properties make MSCs a reliable and efficient cell source for cell-based treatments. However, inadequate cell number, surgical procedures, and risks of contamination limit the use of MSCs in clinical treatments. Identification of new and alternative progenitors such as neuromesodermal progenitors (NMP) from embryonic stem cells can facilitate the derivation of tissue specific MSCs in culture and enable them to be used for therapeutic fields. Their applications may be useful in clinical therapies because NMPs are not pluripotent and do not cause teratoma. Derivation of tissue specific MSCs from NMPs can be a new approach of cell banking applications. In the current project, NMPs were derived from embryonic stem cells and differentiated into MSCs in vitro. Colony-forming unit abilities of MSCs and fibroblast-like cell morphology were analyzed. Endothelial properties of the obtained cells were tested by co-culture and tube formation analysis indicating the developmental fate decision. Finally, green fluorescence protein positive NMPs were injected into NOD/SCID mice to observe in vivo localization. As a result, it was possible to discover the potential of NMPs in future clinical applications as a reliable and alternative cell source. The current study has managed to explain the potential of these NMP-derived MSCs both in vitro and in vivo as a promising source for cell therapy and banking applications for regenerative medicine.

Hücre tedavisi, bir hastalığı azaltmak veya iyileştirmek için sağlam, canlı hücrelerin bir hastaya aktarılması olarak bilinir. Mezenkimal kök hücrelerden (MKH) hücresel tedavi, en çok tercih edilen hücresel tedavidir. Hem çok potansiyelli olması hem de immüno-düzenleyici olması, MKH'leri hücre tedavileri için güvenilir bir hücre kaynağı haline getirir. Bununla birlikte, yetişkin vücuttan yeterli hücre alınamaması, cerrahi prosedürler ve kontaminasyon riskleri, MKH'lerin klinik tedavilerde kullanımını sınırlar. Embriyonik kök hücrelerden nöromesodermal projenitörler (NMP) gibi yeni ve alternatif projenitörlerin tanımlanması, terapötik alanlar için kullanılmasını sağlayabilir. Mevcut projede, NMP'ler in vitro olarak MKH'lere ayrılmıştır. Elde edilen MKH'ler, osteojenik, kondrojenik ve adipojenik hücre tipleri olarak üç çizgiye ayrılan yüzey markör profilleri ile karakterize edildi. MKH'lerin koloni oluşturan birim yetenekleri ve fibroblast benzeri hücre morfolojisi analiz edildi. Elde edilen hücrelerin endotel kaderi kararları ko-kültür ve tüp oluşumu analizi ile test edildi. NMP'den türetilen MKH'lerin nöromesodermal koruyucu aktivitelerine ayrıca H2O2 kaynaklı toksisite modeline karşı yara iyileşmesi ve hücre proliferasyonu ile karar verildi. Son olarak, in vivo lokalizasyonu gözlemlemek için yeşil floresan proteini pozitif MKH'ler ve NMP'ler NOD / SCID farelerine enjekte edildi. Tüm bu çalışmaların bir sonucu olarak, gelecekteki klinik uygulamalarda NMP'lerin potansiyelini güvenilir ve alternatif bir hücre kaynağı olarak keşfetmek mümkün olmuştur. Mevcut çalışma, bu NMP'den türetilen MKH'lerin hücre terapisi ve rejeneratif tıp için bankacılık uygulamaları için potansiyel bir kaynak olarak in vitro ve in vivo potansiyelini açıklamayı başarmıştır.