اثر پروتئین الیگومری ماتریکس غضروف بر تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی تحت القای پروتئین ریخت زای استخوان-2
تاریخ انتشار: دوشنبه 10 آذر 1393
| امتیاز:
هدف:
هدف بررسی اثر بیان بالای پروتئین الیگومری ماتریکس غضروف (COMP) بر تمایز غضروفی و استخوانی سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSC) تحت القای پروتئین ریخت زای استخوان -2 (BMP-2) بود. دراین مطالعه، ما از لیپوزومها برای ترانسفکشن سلول های بنیادی مزانشیمی با پلاسمید کدکننده COMP استفاده کرده و سپس تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی ترانسفکت شده را در محیط تمایزی غضروف و استخوان شامل BMP-2 القا کردیم.
مواد و روشها:
سلول های بنیادی مزانشیمی ترانسفکت شده با DNA پلاسمید کدکننده COMP نوترکیب انسانی به تمایز به سلولهای غضروفی و استخوانی توسط BMP-2 القا شدند. آزمایش واکنش زنجیره ای پلیمراز (RT-PCR) برای مارکرهای مربوط به استخوان سازی (کلاژن نوع I آلفا 1، فاکتور رونویسی مربوط به runt 2، استئوپونتین، پروتئین استخوانی GLA ) و مارکر های مربوط به غضروف زایی (کلاژن نوع II آلفا 1، گروه با تحرک بالای box 9 مربوط بهSRY ، اگریکان) به منظور بررسی روند تمایز سلولی انجام شد. تمایز سلولی توسط آلکالین فسفاتاز (ALP) و رنگ آلیزارین قرمز برای تمایز استخوانی و رنگ آمیزی آلسین بلو برای تمایز غضروف مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج:
RT-PCR بیان به طورمعنی دار بیشتر COMPرا توسط سلولهای بنیادی مزانشیمی به دنبال ترانسفکشن با ژن COMP نشان داد (P <0.01) . بیان بالای COMP سبب بیان کمتر نشانگرهای مربوط به استخوان سازی و بیان بیشترنشانگرهای مربوط به غضروف زایی شد. رنگ آمیزی ALP و آلیزارین قرمز، کاهش داشت در حالی که رنگ آلسین بلو افزایش یافت.
نتیجه گیری:
بیان بالای COMP تمایز استخوانی تحت القای BMP-2را مهار کرده وسبب پیشبرد تمایزغضروفی تحت القای BMP-2 شد. این یافته ها ممکن است بینش جدیدی برای مهندسی بافت غضروف فراهم کند. تمامی آزمایشات در مطالعه حاضر در شرایط in vitro بود، که محدودیت های بالقوه ای داشت. مطالعات in vivo بیشتر برای بررسی اثرات COMP در مدل های حیوانی ضروری است، که گام بعدی تحقیقات ما خواهد بود.
هدف:
هدف بررسی اثر بیان بالای پروتئین الیگومری ماتریکس غضروف (COMP) بر تمایز غضروفی و استخوانی سلولهای بنیادی مزانشیمی (MSC) تحت القای پروتئین ریخت زای استخوان -2 (BMP-2) بود. دراین مطالعه، ما از لیپوزومها برای ترانسفکشن سلول های بنیادی مزانشیمی با پلاسمید کدکننده COMP استفاده کرده و سپس تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی ترانسفکت شده را در محیط تمایزی غضروف و استخوان شامل BMP-2 القا کردیم.
مواد و روشها:
سلول های بنیادی مزانشیمی ترانسفکت شده با DNA پلاسمید کدکننده COMP نوترکیب انسانی به تمایز به سلولهای غضروفی و استخوانی توسط BMP-2 القا شدند. آزمایش واکنش زنجیره ای پلیمراز (RT-PCR) برای مارکرهای مربوط به استخوان سازی (کلاژن نوع I آلفا 1، فاکتور رونویسی مربوط به runt 2، استئوپونتین، پروتئین استخوانی GLA ) و مارکر های مربوط به غضروف زایی (کلاژن نوع II آلفا 1، گروه با تحرک بالای box 9 مربوط بهSRY ، اگریکان) به منظور بررسی روند تمایز سلولی انجام شد. تمایز سلولی توسط آلکالین فسفاتاز (ALP) و رنگ آلیزارین قرمز برای تمایز استخوانی و رنگ آمیزی آلسین بلو برای تمایز غضروف مورد بررسی قرار گرفت.
نتایج:
RT-PCR بیان به طورمعنی دار بیشتر COMPرا توسط سلولهای بنیادی مزانشیمی به دنبال ترانسفکشن با ژن COMP نشان داد (P <0.01) . بیان بالای COMP سبب بیان کمتر نشانگرهای مربوط به استخوان سازی و بیان بیشترنشانگرهای مربوط به غضروف زایی شد. رنگ آمیزی ALP و آلیزارین قرمز، کاهش داشت در حالی که رنگ آلسین بلو افزایش یافت.
نتیجه گیری:
بیان بالای COMP تمایز استخوانی تحت القای BMP-2را مهار کرده وسبب پیشبرد تمایزغضروفی تحت القای BMP-2 شد. این یافته ها ممکن است بینش جدیدی برای مهندسی بافت غضروف فراهم کند. تمامی آزمایشات در مطالعه حاضر در شرایط in vitro بود، که محدودیت های بالقوه ای داشت. مطالعات in vivo بیشتر برای بررسی اثرات COMP در مدل های حیوانی ضروری است، که گام بعدی تحقیقات ما خواهد بود.
Orthop Surg. 2014 Nov;6(4):280-7. doi: 10.1111/os.12135.
Effects of Cartilage Oligomeric Matrix Protein on Bone Morphogenetic Protein-2-induced Differentiation of Mesenchymal Stem Cells.
Guo P1, Shi ZL, Liu A, Lin T, Bi F, Shi M, Yan SG.
Abstract
OBJECTIVE:
To investigate the effect of overexpression of cartilage oligomeric matrix protein (COMP) on bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) induced osteogenic and chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). In this study, we used liposomes to transfect MSCs with plasmid encoding COMP and then induced the transfected MSCs to differentiate in osteogenic and chondrogenic differentiation media containing BMP-2.
METHODS:
MSCs transfected with plasmid DNA encoding recombinant human COMP were induced to differentiate into osteocytes and chondrocytes by BMP-2. Real-time polymerase chain reaction (PCR) assays of osteogenesis-related markers (collagen type I alpha 1, runt-related transcription factor 2, osteopontin, bone gla protein) and chondrogenesis-related markers (collagen type II alpha 1, sry-related high-mobility group box 9, Aggrecan) was performed to evaluate the process of cell differentiation. Cell differentiation was evaluated by alkaline phosphatase (ALP) and Alizarin red S stains for osteogenic differentiation and alcian blue staining for chondrogenic differentiation.
RESULTS:
Real-time PCR assay showed significantly greater COMP expression by MSCs when COMP gene had been transfected into the cells (P < 0.01). Overexpression of COMP down-regulated expression of osteogenesis-related markers and up-regulated expression of chondrogenesis-related markers. ALP staining and Alizarin red S staining were weakened, whereas alcian blue staining was enhanced.
CONCLUSION:
Overexpression of COMP inhibits BMP-2-induced osteogenic differentiation and promotes BMP-2-induced chondrogenic differentiation. These findings may provide new insights for cartilage tissue engineering. The experiments in the present study were all in vitro, which has potential limitations. Further in vivo studies to investigate the effects of COMP in animal models are necessary, which will be the next step in our research.
PMID: 25430711