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Geno- und Phenotypische Stabilität humaner mesenchymaler Stammzellen (hMSCs) während Langzeit-Expansion ex vivo
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Veröffentlicht: | 9. Oktober 2007 |
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Fragestellung: Klinischen Anwendungen der multipotenten hMSCs erwecken große Hoffnungen auf dem Gebiet der Zell-basierten regenerativen Medizin. Abwohl in zahlreiche Phase I Studien die Sicherheit und geringe Toxizität gezeigt werden konnte, bestehen Zweifel hinsichtlich der Zellalterung während der ex-vivo Expansion.
Methodik: Eine phenotypische Charakterisierung wurde an hMSCs von 10 Spendern mittels in-vitro Osteogenese-Assay und FACS-Analyse während der Expansion bis Passage 10 durchgeführt. Zusätzlich wurde ein Oligonukleotid-Microarray mit 30.000 Elementen entwickelt, mittels dem ein large-scale Profiling der Genexpression an Passage 2, 5, und Passage 10 hMSCs durchgeführt wurde. Die differentielle Genexpression wurde mittels quantitativer RT-PCR validiert, und die osteogene Differenzierungspotenz mittels Alizarin Red S und ALP Assay getestet.
Ergebnisse: Während sich die Zellwachstumskinetik signifikant im Laufe der Expansion bis Passage 10 verlangsamte, zeigten die FACS-Analyse keine Änderungen typischer Marker (u.a.CD11b, CD34, CD38, CD44, CD45, CD73, CD90, CD117, HLA-DR). Das large-scale Profiling der Genexpression ergab insgesamt bei 838 Genen eine unterschiedliche Genexpression zwischen hMSCs der Passage 2 und jenen der Passage 5, während 345 Gene zwischen Passage 5 und Passage 10 unterschiedlich exprimiert wurden. Die statistische Auswertung der Daten mittels "moderated t-test" ergab eine signifikante Änderung der Genexpression während der gesamten ex-vivo Expansion in nur 9 Genen (P<0.05). Zusätzliche blieb die osteogene Potenz über alle Passagen erhalten.
Abbildung 1 [Abb. 1]
Schlussfolgerungen: Unter geeigneten Kulturbedingungen ist eine Langzeit-Expansion mit bis zu 26 Zell-Doublings (Passage 10) ohne Einschränkung der osteogenen Potenz möglich. Weiters bleiben die expandierten Stammzellen genetisch und phenotypisch erstaunlich stabil.