مطالعه تاثیر بیش بیان ژن OCT4 و مهار همزمان ژن P53 بر بیان ژنهای پرتوانی در سلولهای بنیادی بافت چربی انسان | ||
دانشور پزشکی | ||
مقاله 4، دوره 25، شماره 6 - شماره پیاپی 133، اسفند 1396، صفحه 27-38 اصل مقاله (1.15 M) | ||
نویسندگان | ||
عاطفه رشیدی پور؛ آرش جاوری؛ معصومه فخر طه* | ||
پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیستفناوری، پژوهشکده بیوتکنولوژی پزشکی، گروه سلولهای بنیادی و پزشکی بازساختی | ||
چکیده | ||
مقدمه و هدف: OCT4 مهمترین فاکتورهای رونویسی درگیر در حفظ پرتوانی و بازبرنامهریزی سلولهای سوماتیک است. از طرفی، مطالعات اخیر نشان داده است که فقدان یا جهش در ژن P53 بازبرنامهریزی هسته را تسهیل میکند. مطالعهی حاضر با هدف بازبرنامهریزی سلولهای بنیادی بافت چربی انسانی با استفاده از بیش بیان OCT4 و کاهش بیان P53 طراحی شد. مواد و روشها: سلولهای بنیادی بافت چربی با استفاده از آنزیم کلاژناز از نمونههای چربی شکمی بیماران تحت عمل زیبایی ابدومینوپلاستی جداسازی شد. برای شناسایی سلولهای بنیادی بافت چربی، بیان مارکرهای مزانشیمی با روش فلوسیتومتری بررسی شد و سلولها به ردههای استخوانی و چربی تمایز داده شدند. سلولهای بنیادی بافت چربی در مرحلهی پاساژ سوم با پلاسمید بیانی حامل ژن OCT4 و shRNA مهارکننده P53 (وکتور pCXLE- hOCT4/shp53) ترنسفکت شدند. یک هفته پس از ترنسفکشن، بیان ژنهای پرتوانی با روش qPCR بررسی شد. نتایج: سلولهای بنیادی بافت چربی در مرحله پاساژ سوم مورفولوژی فیبروبلاستمانند نشان دادند. نشانگرهای مزانشیمی CD90، CD73 و CD105 به ترتیب در 94، 2/80 و 1/81 درصد از سلولها بیان شد. به علاوه، سلولهای بنیادی بافت چربی به سلولهای چربی و استخوانی تمایز یافتند. طبق نتایج qPCR، بیان ژنهای OCT4، SOX2، LIN28، REX1، CCND1 و C-MYC در سلولهای ترنسفکت شده با وکتور حامل ژن OCT4 و shRNA مهارکننده P53 نسبت به گروه کنترل افزایش معنیدار نشان داد. نتیجهگیری: بیشبیان ژن OCT4 و مهار بیان P53 به بازبرنامهریزی سلولهای بنیادی بافت چربی به سمت حالت پرتوانی کمک می کند. این روش ممکن است توان تمایزی سلولهای بنیادی بافت چربی را برای کاربردهای درمانی افزایش دهد. | ||
کلیدواژهها | ||
سلولهای بنیادی بافت چربی؛ پرتوانی؛ OCT4؛ shRNA؛ مهار P53 | ||
مراجع | ||
1. Zuk PA, Zhu M, Mizuno H, Huang J, Futrell JW, Katz AJ, et al. Multilineage cells from human adipose tissue: implications for cell-based therapies. Tissue Engineering 2001; 7: 211-28.
2. Halvorsen YD, Franklin D, Bond AL, Hitt DC, Auchter C, Boskey AL, et al. Extracellular matrix mineralization and osteoblast gene expression by human adipose tissue-derived stromal cells. Tissue Engineering 2001; 7: 729-41.
3. Miyamoto K, Furusawa T, Ohnuki M, Goel S, Tokunaga T, Minami N, et al. Reprogramming events of mammalian somatic cells induced by Xenopus laevis egg extracts. Molecular Reproduction and Development 2007; 74: 1268-77.
4. Mizuno H, Zuk PA, Zhu M, Lorenz HP, Benhaim P, Hedrick MH. Myogenic differentiation by human processed lipoaspirate cells. Plastic and Reconstructive Surgery 2002; 109: 199-209; discussion 10-1.
5. Greco SJ, Liu K, Rameshwar P. Functional similarities among genes regulated by OCT4 in human mesenchymal and embryonic stem cells. Stem Cells 2007; 25: 3143-54.
6. Peroni D, Scambi I, Pasini A, Lisi V, Bifari F, Krampera M, et al. Stem molecular signature of adipose-derived stromal cells. Experimental Cell Research 2008; 314: 603-15.
7. Simerman AA, Dumesic DA, Chazenbalk GD. Pluripotent muse cells derived from human adipose tissue: a new perspective on regenerative medicine and cell therapy. Clinical and Translational Medicine 2014; 3:12.
8. Taha MF, Hedayati V. Isolation, identification and multipotential differentiation of mouse adipose tissue-derived stem cells. Tissue and Cell 2010; 42: 211-6.
9. Faghih H, Javeri A, Taha MF. Impact of early subcultures on stemness, migration and angiogenic potential of adipose tissue-derived stem cells and their resistance to in vitro ischemic condition. Cytotechnology 2017; 69:885–900.
10. Wakayama T, Perry AC, Zuccotti M, Johnson KR, Yanagimachi R. Full-term development of mice from enucleated oocytes injected with cumulus cell nuclei. Nature 1998; 394: 369-74.
11. Wilmut I, Schnieke AE, McWhir J, Kind AJ, Campbell KH. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells. Nature 1997; 385: 810-3.
12. Cowan CA, Atienza J, Melton DA, Eggan K. Nuclear reprogramming of somatic cells after fusion with human embryonic stem cells. Science 2005; 309: 1369-73.
13. Tada M, Takahama Y, Abe K, Nakatsuji N, Tada T. Nuclear reprogramming of somatic cells by in vitro hybridization with ES cells. Current Biology: CB 2001; 11: 1553-8.
14. Taranger CK, Noer A, Sorensen AL, Hakelien AM, Boquest AC, Collas P. Induction of dedifferentiation, genomewide transcriptional programming, and epigenetic reprogramming by extracts of carcinoma and embryonic stem cells. Molecular Biology of the Cell 2005; 16: 5719-35.
15. Mostafavi-Pour Z, Keihani S, Talaei-Khozani T, Mokaram P, Fardaei M, Rohani L, et al. Expression of a2, a5 and a6 subunits of integrin in de-differentiated NIH3T3 cells by cell-free extract of embryonic stem cells. Molecular Biology Reports 2012; 39: 7339-46.
16. Zhan W, Liu Z, Liu Y, Ke Q, Ding Y, Lu X, et al. Modulation of rabbit corneal epithelial cells fate using embryonic stem cell extract. Molecular Vision 2010; 16: 1154-61.
17. Takahashi K, Tanabe K, Ohnuki M, Narita M, Ichisaka T, Tomoda K, et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors Cell 2007; 131: 861-72.
18. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663-76.
19. Takahashi K, Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663-76.
20. Miller DM, Thomas SD, Islam A, Muench D, Sedoris K. c-Myc and cancer metabolism. Clinical Cancer Research 2012; 18: 5546-53.
21. Boyer LA, Lee TI, Cole MF, Johnstone SE, Levine SS, Zucker JP, et al. Core transcriptional regulatory circuitry in human embryonic stem cells. Cell 2005; 122: 947-56.
22. Li Y, Zhang Q, Yin X, Yang W, Du Y, Hou P, et al. Generation of iPSCs from mouse fibroblasts with a single gene, Oct4, and small molecules. Cell Research 2011; 21: 196-204.
23. Tapia N, Schöler HR. p53 connects tumorigenesis and reprogramming to pluripotency. The Journal of Experimental Medicine 2010; 207: 2045-8.
24. Zhao Y, Yin X, Qin H, Zhu F, Liu H, Yang W, et al. Two supporting factors greatly improve the efficiency of human iPSC generation. Cell Stem Cell 2008; 3: 475-9.
25. Hong H, Takahashi K, Ichisaka T, Aoi T, Kanagawa O, Nakagawa M, et al. Suppression of induced pluripotent stem cell generation by the p53-p21 pathway. Nature 2009; 460: 1132-5.
26. Ebrahimi B. Reprogramming barriers and enhancers: strategies to enhance the efficiency and kinetics of induced pluripotency. Cell Regeneration 2015; 4: 10.
27. Liu TM, Wu YN, Guo XM, Hui JH, Lee EH, Lim B. Effects of ectopic Nanog and Oct4 overexpression on mesenchymal stem cells. Stem Cells and Development 2009; 18: 1013-22.
28. Yoon DS, Kim YH, Jung HS, Paik S, Lee JW. Importance of Sox2 in maintenance of cell proliferation and multipotency of mesenchymal stem cells in low-density culture. Cell Proliferation 2011; 44: 428-40.
29. Han SM, Han SH, Coh YR, Jang G, Chan Ra J, Kang SK, et al. Enhanced proliferation and differentiation of Oct4- and Sox2-overexpressing human adipose tissue mesenchymal stem cells. Experimental and Molecular Medicine 2014; 46: e101.
30. Go MJ, Takenaka C, Ohgushi H. Forced expression of Sox2 or Nanog in human bone marrow derived mesenchymal stem cells maintains their expansion and differentiation capabilities. Experimental Cell Research 2008; 314: 1147-54.
31. Marson A, Foreman R, Chevalier B, Bilodeau S, Kahn M, Young RA, et al. Wnt signaling promotes reprogramming of somatic cells to pluripotency. Cell Stem Cell 2008; 3: 132.
32. Jiang Y, Jahagirdar BN, Reinhardt RL, Schwartz RE, Keene CD, Ortiz-Gonzalez XR, et al. Pluripotency of mesenchymal stem cells derived from adult marrow. Nature 2002; 418: 41-9.
33. Kitada M, Dezawa M. Parkinson's disease and mesenchymal stem cells: potential for cell-based therapy. Parkinson's Disease 2012; 2012: 873706.
34. Pitrone M, Pizzolanti G, Tomasello L, Coppola A, Morini L, Pantuso G, et al. NANOG Plays a Hierarchical Role in the Transcription Network Regulating the Pluripotency and Plasticity of Adipose Tissue-Derived Stem Cells. International Journal of Molecular Sciences 2017; 18. pii: E1107.
35. Okita K, Matsumura Y, Sato Y, Okada A, Morizane A, Okamoto S, et al. A more efficient method to generate integration-free human iPS cells. Nature Methods 2011; 8: 409-12.
36. Moore JC, Atze K, Yeung PL, Toro-Ramos AJ, Camarillo C, Thompson K, et al. Efficient, high-throughput transfection of human embryonic stem cells. Stem Cell Research and Therapy 2010; 1: 23.
37. Zhou S, Liu Y, Feng R, Wang C, Jiang S, Zhang X, et al. Survivin Improves Reprogramming Efficiency of Human Neural Progenitors by Single Molecule OCT4. Stem Cells International 2016; 2016: 4729535.
38. Kawamura T, Suzuki J, Wang YV, Menendez S, Morera LB, Raya A, et al. Linking the p53 tumour suppressor pathway to somatic cell reprogramming. Nature 2009; 460: 1140-4.
39. Masui S, Nakatake Y, Toyooka Y, Shimosato D, Yagi R, Takahashi K, et al. Pluripotency governed by Sox2 via regulation of Oct3/4 expression in mouse embryonic stem cells. Nature Cell Biology 2007; 9: 625-35.
40. Adachi K, Nikaido I, Ohta H, Ohtsuka S, Ura H, Kadota M, et al. Context-dependent wiring of Sox2 regulatory networks for self-renewal of embryonic and trophoblast stem cells. Molecular Cell 2013; 52: 380-92.
41. Rodda DJ, Chew J-L, Lim L-H, Loh Y-H, Wang B, Ng H-H, et al. Transcriptional regulation of nanog by OCT4 and SOX2. Journal of Biological Chemistry 2005; 280: 24731-7.
42. Zheng K, Wu X, Kaestner KH, Wang PJ. The pluripotency factor LIN28 marks undifferentiated spermatogonia in mouse. BMC Developmental Biology 2009; 9: 38.
43. Kawamura T, Suzuki J, Wang YV, Menendez S, Morera LB, Raya A, et al. Linking the p53 tumour suppressor pathway to somatic cell reprogramming. Nature 2009; 460: 1140-4.
44. Nair SK, Burley SK. X-ray structures of Myc-Max and Mad-Max recognizing DNA: molecular bases of regulation by proto-oncogenic transcription factors. Cell 2003; 112: 193-205.
45. Welstead GG, Brambrink T, Jaenisch R. Generating iPS cells from MEFS through forced expression of Sox-2, Oct-4, c-Myc, and Klf4. Journal of Visualized Experiments: JoVE 2008 (14). pii: 734.
46. Son MY, Choi H, Han YM, Cho YS. Unveiling the critical role of REX1 in the regulation of human stem cell pluripotency. Stem Cells 2013; 31: 2374-87.
47. Li Z, Li X, Li C, Su Y, Fang W, Zhong C, et al. Transcription factor OCT4 promotes cell cycle progression by regulating CCND1 expression in esophageal carcinoma. Cancer Letters 2014; 354: 77-86.
48. Zhang P, Andrianakos R, Yang Y, Liu C, Lu W. Kruppel-like factor 4 (Klf4) prevents embryonic stem (ES) cell differentiation by regulating Nanog gene expression. Journal of Biological Chemistry 2010; 285: 9180-9.
49. Chng Z, Vallier L, Pedersen R. Activin/nodal signaling and pluripotency. Vitamins and Hormones 2011; 85: 39-58. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 911 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 489 |