Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phân tích so sánh các bản sao gen cho thụ thể tín hiệu tế bào trong quần thể tế bào gốc/tiền thân huyết học và tế bào trung mô nguồn gốc tủy xương
Tóm tắt
Việc hiểu biết về hệ thống thụ thể tín hiệu tế bào sẽ cung cấp cái nhìn quan trọng về khả năng phát triển và tái sinh của tế bào gốc/tế bào tiền thân huyết học (HSPCs) có nguồn gốc từ tế bào tủy xương (BMC) và tế bào trung mô tủy xương (BMMSCs). Các HSPCs của chuột đã được làm giàu từ các BMC Lin-c-Kit+Sca-1+ được phân loại bằng phương pháp phân loại tế bào dựa trên huỳnh quang (FACS) lấy từ các khoang tủy xương ở xương chày và xương đùi. Các BMMSCs tinh khiết (CD73+, CD90+, CD105+ và CD45–, CD34–, CD31–, c-Kit–) với tiềm năng tự tái sinh rộng rãi và khả năng phân hóa đa dòng (thành các dòng tế bào trung mô khác nhau bao gồm tế bào xương, tế bào sụn, tế bào mỡ) được tạo ra từ các nền văn hóa BMC bám dính sau khi loại bỏ tế bào CD45+. Các tế bào hình thành thuộc địa bám dính đã được chuyển tiếp hai đến ba lần và phân tích FACS đã được sử dụng để đánh giá độ tinh khiết của tế bào và xác thực kiểu hình dấu hiệu bề mặt cụ thể của tế bào trước khi tiến hành thí nghiệm. Các bản sao gen cho một số phân tử tín hiệu tế bào đã được đánh giá bằng cách sử dụng một vi mạch vi lượng thấp kiểu RT-PCR thời gian thực định lượng tùy chỉnh (94 gen; công nghệ TaqMan®). Chúng tôi đã xác định được 16 bản sao mRNA được biểu hiện đặc hiệu trong HSPC có nguồn gốc từ BMC (bao gồm Ptprc, c-Kit, Csf3r, Csf2rb2, Ccr4, Cxcr3 và Tie-1), và 14 bản sao được biểu hiện đặc hiệu trong BMMSCs (bao gồm Pdgfra, Ddr2, Ngfr, Mst1r, Fgfr2, Epha3, và Ephb3). Chúng tôi cũng đã xác định 27 bản sao được điều chỉnh tăng cường đặc hiệu (≥2 lần biểu hiện) trong BMMSCs đánh giá so với HSPCs (Axl, Bmpr1a, Met, Pdgfrb, Fgfr1, Mertk, Cmkor1, Egfr, Epha7, và Ephb4), và 19 bản sao được điều chỉnh tăng cường đặc hiệu trong HSPCs so với BMMSCs (Ccr1, Csf1r, Csf2ra, Epor, IL6ra, và IL7r). Mười một bản sao được biểu hiện đều nhau (<2 lần điều chỉnh tăng cường) trong HSPCs và BMMSCs (Flt1, Insr, Kdr, Jak1, Agtrl1, Ccr3, Ednrb, Il3ra, Hoxb4, Tnfrsf1a, và Abcb1b), trong khi bảy bản sao khác (Epha6, Epha8, Musk, Ntrk2, Ros1, Srms, và Tnk1) không được biểu hiện trong cả hai quần thể tế bào. Chúng tôi chứng minh rằng bên cạnh kiểu hình miễn dịch độc đáo và sự khác biệt chức năng của chúng, HSPCs và BMMSCs có nguồn gốc từ BMC có các hồ sơ tín hiệu thụ thể phân tử khác nhau liên quan đến sự sống sót của tế bào, tăng trưởng, tình trạng phân hóa tế bào, sản xuất yếu tố tăng trưởng/cytokine và các gen liên quan đến cơ chế di cư/luân chuyển/gắn kết của tế bào, có thể quan trọng để duy trì tính đa năng, khả năng thích ứng và chức năng tế bào gốc của chúng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Korbling M, Estrov Z: Adult stem cells for tissue repair – a new therapeutic concept?. N Engl J Med. 2003, 349: 570-582. 10.1056/NEJMra022361.
Togel F, Westenfelder C: Adult bone marrow-derived stem cells for organ regeneration and repair. Dev Dyn. 2007, 236: 3321-3331. 10.1002/dvdy.21258.
Weissman IL: Stem cells: units of development, units of regeneration, and units in evolution. Cell. 2000, 100: 157-168. 10.1016/S0092-8674(00)81692-X.
Ferrari G, Cusella-De Angelis G, Coletta M, Paolucci E, Stornaiuolo A, Cossu G, Mavilio F: Muscle regeneration by bone marrow-derived myogenic progenitors. Science. 1998, 279: 1528-1530. 10.1126/science.279.5356.1528.
Brazelton TR, Rossi FM, Keshet GI, Blau HM: From marrow to brain: expression of neuronal phenotypes in adult mice. Science. 2000, 290: 1775-1779.
Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, Jakoniuk I, Anderson SM, Li B, Pickel J, McKay R, Nadal-Ginard B, Bodine DM, Leri A, Anversa P: Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium. Nature. 2001, 410: 701-705. 10.1038/35070587.
Lagasse E, Connors H, Al-Dhalimy M, Reitsma M, Dohse M, Osborne L, Wang X, Finegold M, Weissman IL, Grompe M: Purified hematopoietic stem cells can differentiate into hepatocytes in vivo. Nat Med. 2000, 6: 1229-1234. 10.1038/81326.
Friedenstein AJ: Precursor cells of mechanocytes. Int Rev Cytol. 1976, 47: 327-359.
Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, Mosca JD, Moorman MA, Simonetti DW, Craig S, Marshak DR: Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science. 1999, 284: 143-147. 10.1126/science.284.5411.143.
Keating A: Mesenchymal stromal cells. Curr Opin Hematol. 2006, 13: 419-425. 10.1097/01.moh.0000245697.54887.6f.
Lee ST, Maeng H, Chwae YJ, Oh DJ, Kim YM, Yang WI: Effect of mesenchymal stem cell transplantation on the engraftment of human hematopoietic stem cells and leukemic cells in mice model. Int J Hematol. 2008, 87: 327-337. 10.1007/s12185-008-0041-3.
Fei XM, Wu YJ, Chang Z, Miao KR, Tang YH, Zhou XY, Wang LX, Pan QQ, Wang CY: Co-culture of cord blood CD34(+) cells with human BM mesenchymal stromal cells enhances short-term engraftment of cord blood cells in NOD/SCID mice. Cytotherapy. 2007, 9: 338-347. 10.1080/14653240701291638.
Hubbard SR, Till JH: Protein tyrosine kinase structure and function. Annu Rev Biochem. 2000, 69: 373-398. 10.1146/annurev.biochem.69.1.373.
Robinson DR, Wu YM, Lin SF: The protein tyrosine kinase family of the human genome. Oncogene. 2000, 19: 5548-5557. 10.1038/sj.onc.1203957.
Terskikh AV, Miyamoto T, Chang C, Diatchenko L, Weissman IL: Gene expression analysis of purified hematopoietic stem cells and committed progenitors. Blood. 2003, 102: 94-101. 10.1182/blood-2002-08-2509.
Nakanishi C, Nagaya N, Ohnishi S, Yamahara K, Takabatake S, Konno T, Hayashi K, Kawashiri MA, Tsubokawa T, Yamagishi M: Gene and protein expression analysis of mesenchymal stem cells derived from rat adipose tissue and bone marrow. Circ J. 2011, 75: 2260-2268. 10.1253/circj.CJ-11-0246.
Qian H, Le Blanc K, Sigvardsson M: Primary mesenchymal stem and progenitor cells from bone marrow lack expression of CD44 protein. J Biol Chem. 2012, 287: 25795-25807. 10.1074/jbc.M112.339622.
Immunological Genome Project.http://www.immgen.org,
Son MY, Kim J, Han HW, Woo SM, Cho YS, Kang YK, Han YM: Expression profiles of protein tyrosine kinase genes in human embryonic stem cells. Reproduction. 2008, 136: 423-432. 10.1530/REP-08-0080.
Spurgeon SL, Jones RC, Ramakrishnan R: High throughput gene expression measurement with real time PCR in a microfluidic dynamic array. PLoS One. 2008, 3: e1662-10.1371/journal.pone.0001662.
Wang Y, Barbacioru C, Hyland F, Xiao W, Hunkapiller KL, Blake J, Chan F, Gonzalez C, Zhang L, Samaha RR: Large scale real-time PCR validation on gene expression measurements from two commercial long-oligonucleotide microarrays. BMC Genomics. 2006, 7: 59-10.1186/1471-2164-7-59.
Davis TA, Mungunsukh O, Zins S, Day RM, Landauer MR: Genistein induces radioprotection by hematopoietic stem cell quiescence. Int J Radiat Biol. 2008, 84: 713-726. 10.1080/09553000802317778.
Phinney DG, Kopen G, Isaacson RL, Prockop DJ: Plastic adherent stromal cells from the bone marrow of commonly used strains of inbred mice: variations in yield, growth, and differentiation. J Cell Biochem. 1999, 72: 570-585. 10.1002/(SICI)1097-4644(19990315)72:4<570::AID-JCB12>3.0.CO;2-W.
Peister A, Mellad JA, Larson BL, Hall BM, Gibson LF, Prockop DJ: Adult stem cells from bone marrow (MSCs) isolated from different strains of inbred mice vary in surface epitopes, rates of proliferation, and differentiation potential. Blood. 2004, 103: 1662-1668. 10.1182/blood-2003-09-3070.
Denker AE, Nicoll SB, Tuan RS: Formation of cartilage-like spheroids by micromass cultures of murine C3H10T1/2 cells upon treatment with transforming growth factor-beta 1. Differentiation. 1995, 59: 25-34. 10.1046/j.1432-0436.1995.5910025.x.
Davis TA, Stojadinovic A, Anam K, Amare M, Naik S, Peoples GE, Tadaki D, Elster EA: Extracorporeal shock wave therapy suppresses the early proinflammatory immune response to a severe cutaneous burn injury. Int Wound J. 2009, 6: 11-21. 10.1111/j.1742-481X.2008.00540.x.
Hoffmann SC, Pearl JP, Blair PJ, Kirk AD: Immune profiling: molecular monitoring in renal transplantation. Front Biosci. 2003, 8: e444-e462. 10.2741/1167.
Livak KJ, Schmittgen TD: Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) method. Methods. 2001, 25: 402-408. 10.1006/meth.2001.1262.
Spangrude GJ, Heimfeld S, Weissman IL: Purification and characterization of mouse hematopoietic stem cells. Science. 1988, 241: 58-62. 10.1126/science.2898810.
Kroeze WK, Sheffler DJ, Roth BL: G-protein-coupled receptors at a glance. J Cell Sci. 2003, 116: 4867-4869. 10.1242/jcs.00902.
Rojo D, Suetomi K, Navarro J: Structural biology of chemokine receptors. Biol Res. 1999, 32: 263-272.
Watowich SS, Wu H, Socolovsky M, Klingmuller U, Constantinescu SN, Lodish HF: Cytokine receptor signal transduction and the control of hematopoietic cell development. Annu Rev Cell Dev Biol. 1996, 12: 91-128. 10.1146/annurev.cellbio.12.1.91.
Baker SJ, Rane SG, Reddy EP: Hematopoietic cytokine receptor signaling. Oncogene. 2007, 26: 6724-6737. 10.1038/sj.onc.1210757.
Morrison SJ, Spradling AC: Stem cells and niches: mechanisms that promote stem cell maintenance throughout life. Cell. 2008, 132: 598-611. 10.1016/j.cell.2008.01.038.
Li T, Wu Y: Paracrine molecules of mesenchymal stem cells for hematopoietic stem cell niche. Bone Marrow Res. 2011, 2011: 353878-
Gaozza E, Baker SJ, Vora RK, Reddy EP: AATYK: a novel tyrosine kinase induced during growth arrest and apoptosis of myeloid cells. Oncogene. 1997, 15: 3127-3135. 10.1038/sj.onc.1201575.
Bourette RP, Rohrschneider LR: Early events in M-CSF receptor signaling. Growth Factors. 2000, 17: 155-166. 10.3109/08977190009001065.
Gilliland DG, Griffin JD: The roles of FLT3 in hematopoiesis and leukemia. Blood. 2002, 100: 1532-1542. 10.1182/blood-2002-02-0492.
Edling CE, Hallberg B: c-Kit–a hematopoietic cell essential receptor tyrosine kinase. Int J Biochem Cell Biol. 2007, 39: 1995-1998. 10.1016/j.biocel.2006.12.005.
Yano M, Iwama A, Nishio H, Suda J, Takada G, Suda T: Expression and function of murine receptor tyrosine kinases, TIE and TEK, in hematopoietic stem cells. Blood. 1997, 89: 4317-4326.
Arai F, Hirao A, Ohmura M, Sato H, Matsuoka S, Takubo K, Ito K, Koh GY, Suda T: Tie2/angiopoietin-1 signaling regulates hematopoietic stem cell quiescence in the bone marrow niche. Cell. 2004, 118: 149-161. 10.1016/j.cell.2004.07.004.
Krampera M, Pasini A, Rigo A, Scupoli MT, Tecchio C, Malpeli G, Scarpa A, Dazzi F, Pizzolo G, Vinante F: HB-EGF/HER-1 signaling in bone marrow mesenchymal stem cells: inducing cell expansion and reversibly preventing multilineage differentiation. Blood. 2005, 106: 59-66. 10.1182/blood-2004-09-3645.
Arvanitis D, Davy A: Eph/ephrin signaling: networks. Genes Dev. 2008, 22: 416-429. 10.1101/gad.1630408.
Neuss S, Becher E, Woltje M, Tietze L, Jahnen-Dechent W: Functional expression of HGF and HGF receptor/c-met in adult human mesenchymal stem cells suggests a role in cell mobilization, tissue repair, and wound healing. Stem Cells. 2004, 22: 405-414. 10.1634/stemcells.22-3-405.
Ng F, Boucher S, Koh S, Sastry KS, Chase L, Lakshmipathy U, Choong C, Yang Z, Vemuri MC, Rao MS, Tanavde V: PDGF, TGF-beta, and FGF signaling is important for differentiation and growth of mesenchymal stem cells (MSCs): transcriptional profiling can identify markers and signaling pathways important in differentiation of MSCs into adipogenic, chondrogenic, and osteogenic lineages. Blood. 2008, 112: 295-307. 10.1182/blood-2007-07-103697.
Ball SG, Shuttleworth CA, Kielty CM: Mesenchymal stem cells and neovascularization: role of platelet-derived growth factor receptors. J Cell Mol Med. 2007, 11: 1012-1030. 10.1111/j.1582-4934.2007.00120.x.
Ozaki Y, Nishimura M, Sekiya K, Suehiro F, Kanawa M, Nikawa H, Hamada T, Kato Y: Comprehensive analysis of chemotactic factors for bone marrow mesenchymal stem cells. Stem Cells Dev. 2007, 16: 119-129. 10.1089/scd.2006.0032.
Dormady SP, Zhang XM, Basch RS: Hematopoietic progenitor cells grow on 3T3 fibroblast monolayers that overexpress growth arrest-specific gene-6 (GAS6). Proc Natl Acad Sci U S A. 2000, 97: 12260-12265. 10.1073/pnas.97.22.12260.
Angelillo-Scherrer A, Burnier L, Lambrechts D, Fish RJ, Tjwa M, Plaisance S, Sugamele R, DeMol M, Martinez-Soria E, Maxwell PH: Role of Gas6 in erythropoiesis and anemia in mice. J Clin Invest. 2008, 118: 583-596.
Motomura H, Niimi H, Sugimori K, Ohtsuka T, Kimura T, Kitajima I: Gas6, a new regulator of chondrogenic differentiation from mesenchymal cells. Biochem Biophys Res Commun. 2007, 357: 997-1003. 10.1016/j.bbrc.2007.04.035.
Bugarski D, Krstic A, Mojsilovic S, Vlaski M, Petakov M, Jovcic G, Stojanovic N, Milenkovic P: Signaling pathways implicated in hematopoietic progenitor cell proliferation and differentiation. Exp Biol Med (Maywood). 2007, 232: 156-163.
Majumdar MK, Thiede MA, Haynesworth SE, Bruder SP, Gerson SL: Human marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) express hematopoietic cytokines and support long-term hematopoiesis when differentiated toward stromal and osteogenic lineages. J Hematother Stem Cell Res. 2000, 9: 841-848. 10.1089/152581600750062264.
Pedemonte E, Benvenuto F, Casazza S, Mancardi G, Oksenberg JR, Uccelli A, Baranzini SE: The molecular signature of therapeutic mesenchymal stem cells exposes the architecture of the hematopoietic stem cell niche synapse. BMC Genomics. 2007, 8: 65-10.1186/1471-2164-8-65.
Pendergast AM: The Abl family kinases: mechanisms of regulation and signaling. Adv Cancer Res. 2002, 85: 51-100.
Senis YA, Craig AW, Greer PA: Fps/Fes and Fer protein-tyrosinekinases play redundant roles in regulating hematopoiesis. Exp Hematol. 2003, 31: 673-681. 10.1016/S0301-472X(03)00107-3.
Palacios EH, Weiss A: Function of the Src-family kinases, Lck and Fyn, in T-cell development and activation. Oncogene. 2004, 23: 7990-8000. 10.1038/sj.onc.1208074.
Salasznyk RM, Klees RF, Williams WA, Boskey A, Plopper GE: Focal adhesion kinase signaling pathways regulate the osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Exp Cell Res. 2007, 313: 22-37. 10.1016/j.yexcr.2006.09.013.
Ahmed I, Calle Y, Sayed MA, Kamal JM, Rengaswamy P, Manser E, Meiners S, Nur EKA: Cdc42-dependent nuclear translocation of non-receptor tyrosine kinase, ACK. Biochem Biophys Res Commun. 2004, 314: 571-579. 10.1016/j.bbrc.2003.12.137.
Akerblom B, Anneren C, Welsh M: A role of FRK in regulation of embryonal pancreatic beta cell formation. Mol Cell Endocrinol. 2007, 270: 73-78. 10.1016/j.mce.2007.02.009.
Field LA, Deyarmin B, Shriver CD, Ellsworth DL, Ellsworth RE: Laser microdissection for gene expression profiling. Methods Mol Biol. 2011, 755: 17-45. 10.1007/978-1-61779-163-5_2.