Dual role of human tooth germ derived mesenchymal stem cells on cancer cells

Abstract

Tümör mikro çevresinin önemli bileşenleri olan mezenkimal kök hücreler tümor gelişimi ve büyümesini pek çok şekilde kontrol edebilir. Mezenkimal kök hücreler (MKH), tümor tropizma potansiyelleri sebebiyle hedefli kanser gen tedavisi araçları olarak kullanılmışlardır. Çalışmada insan diş jermlerinden elde edilen mezenkimal kök hücrelerin antikanser ilaçlar olan doksorubisin ve paklitaksel ile muamele edilmiş MKH ve SH-SY5Y hücreleri üzerine olan etkilerini araştırdık. Ayrıca bu çalışmada apoptoz tetikleyiciler olan TRAIL ve Dkk-1 üretmek için genetik olarak modifiye edilmiş mezenkimal kök hücrelerin in vitro etkilerini inceledik.Çalışmanın ilk kısmında %70 yoğunluğa ulaşan insan diş jerm kök hücrelerinden besiyeri toplandı. Elde edilen bu besiyerinin doksorubisin ve paklitaksel ile muamele edilmiş MCF-7 ve SH-SY5Y hücreleri üzerindeki etkisi MTS deneyi ve kaspaz3 ile p53 gibi apoptotik markörlerin gerçek zamanlı PZR ile analiz edilmesi ile belirlendi.Çalışmanın ikinci kısmında TRAIL ve Dkk-1 genleri tek başına veya kombine edilerek pkh67 (yeşil floresans boya) ile boyanan mezenkimal kök hücrelere transfekte edildi. GFP ile transfekte edilmiş bir grup kontrol olarak kullanıldı. Genetik olarak modifiye edilmiş mezenkimal kök hücreler SH-SY5Y hücreleri ile 24 saat boyunca birlikte kültüre edildi. SH-SY5Y hücrelerinin canlılığı flow sitometri kullanılarak belirlendi. Bcl-2, Bax, Stat3 (hücre çoğalma genleri), FADD, caspase3 (apoptotik genler) genlerinin anlatım düzeyi gerçek zamanlı PZR ile belirlendi.Sonuçlar insan diş jerm kök hücrelerinden elde edilen besiyerinin doksorubisin ve paklitaksel ile muamele edilmiş MCF-7 ve SH-SY5Y hücrelerinin canlılığını % 30 oranında artırdığını ve ayrıca doksorubisin ve paklitakselin neden olduğu apoptozu azalttığını göstermiştir. Diğer yandan TRAIL ve Dkk-1 üretmek üzere genetik olarak modifiye edilmiş mezenkimal kök hücreler apoptozu indükleyerek ve hücre çoğalmasını inhibe ederek kanser hücrelerinin canlılığını azalttı. Bulgularımız mezenkimal kök hücrelerin, antikanser ilaçların kanser hücreleri üzerindeki etkisini azaltarak tümor hücrelerinin büyümesinde rolü olduğunu göstermiştir. Başka bir deyişle TRAIL ve Dkk-1 ekspresyonu yapabilen genetik olarak değiştirilmiş insan diş jermleri kaynaklı mezenkimal kök hücreler bazı kanser türlerinin tedavisi için potansiyel bir gen ve hücre terapisi yaklaşımı olabilir.

Mesencyhmal stem cells (MSCs), important components of the tumor microenvironment, could modulate tumor growth and development in many ways. MSCs have been used as targeted-delivery vehicles for cancer gene therapy because of their potential of tumor tropism. In this study, we investigated the effects of Human Tooth Germ (HTG) derived MSCs on MCF-7 (Human breast cancer cell line) and SH-SY5Y (Human metastatic neuroblastoma cell line) cells treated with doxorubicin and paclitaxel, anticancer drugs. We also investigated the in vitro effect of genetically modified MSCs secreting apoptosis inducers (Tumor necrosis factors related apoptosis inducing ligand (TRAIL), Dickkopf-related protein-1(Dkk-1)) on SH-SY5Y cells.In the first part, conditioned medium (CM) of hTGSCs was collected when the cells reached to 70% confluency. Effects of this CM on MCF-7 and SH-SY5Y treated doxorubicin and paclitaxel were measured by MTS (cell viability assay) assay and real time PCR analysis of apoptotic markers caspase3 and p53.In the second part, TRAIL and Dkk-1 genes tagged with pkh67 (Green Fluorescent Cell Linker Kit) were transferred into MSCs by electroporation either alone or in combination. A GFP gene transfected group was used as a control. Genetically modified MSCs were co-cultured with SH-SY5Y cells for 24 hours. Thereafter the cell survival of SH-SY5Y cells was determined by using flow cytometry. The expression of Bcl-2, Bax, Stat3 (proliferation genes), FADD, caspase3 (apoptotic genes) in SH-SY5Y cells were assessed by real time PCR.The results showed CM of hTGSCs increased the survival of MCF-7 and SH-SY5Y cells treated with doxorubicin and paclitaxel by 30% and also CM reduced doxorubicin and paclitaxel induced apoptosis. On the other side, genetically modified MSCs secreting TRAIL and Dkk-1 reduced the cell survival of cancer cells by inducing apoptosis and inhibiting the proliferation. Our findings demonstrated that MSCs play roles in growth of tumor cells by decreasing the effect of anti-cancer drugs on cancer cells. On the other hand genetically modified HTG derived MSCs expressing Trail and Dkk-1 might be a potential gene and cell therapy approach to treat certain types of cancer.