Published March 17, 2022 | Version v1
Publication Metadata-only

A comparative study of the capability of MSCs isolated from different human tissue sources to differentiate into neuronal stem cells and dopaminergic-like cells

Creators

  • 1. University of Jordan
  • 2. Jordan Hospital

Description

Neurodegenerative diseases are characterized by progressive neuronal loss and degeneration. The regeneration of neurons is minimal and neurogenesis is limited only to specific parts of the brain. Several clinical trials have been conducted using Mesenchymal Stem Cells (MSCs) from different sources to establish their safety and efficacy for the treatment of several neurological disorders such as Parkinson's disease, multiple sclerosis and amyotrophic lateral sclerosis.The aim of this study was to provide a comparative view of the capabilities of MSCs, isolated from different human tissue sources to differentiate into neuronal stem cell-like cells (NSCs) and possibly into dopaminergic neural- like cells.Mesenchymal stem cells were isolated from human bone marrow, adipose, and Wharton's jelly (WJ) tissue samples. Cells were characterized by flow cytometry for their ability to express the most common MSC markers. The differentiation potential was also assessed by differentiating them into osteogenic and adipogenic cell lineages. To evaluate the capacity of these cells to differentiate towards the neural stem cell-like lineage, cells were cultured in media containing small molecules. Cells were utilized for gene expression and immunofluorescence analysis at different time points.Our results indicate that we have successfully isolated MSCs from bone marrow, adipose tissue, and Wharton's jelly. WJ-MSCs showed a slightly higher proliferation rate after 72 hours compared to BM and AT derived MSCs. Gene expression of early neural stem cell markers revealed that WJ-MSCs had higher expression of Nestin and PAX6 compared to BM and AT-MSCs, in addition to LMX expression as an early dopaminergic neural marker. Immunofluorescence analysis also revealed that these cells successfully expressed SOX1, SOX2, Nestin, TUJ1, FOXA2 and TH.These results indicate that the protocol utilized has successfully differentiated BM, AT and WJ-MSCs into NSC-like cells. WJ-MSCs possess a higher potential to transdifferentiate into NSC and dopaminergic-like cells. Thus, it might indicate that this protocol can be used to induce MSC into neuronal lineage, which provides an additional or alternative source of cells to be used in the neurological cell-based therapies.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تتميز الأمراض العصبية التنكسية بفقدان الخلايا العصبية وتنكسها التدريجي. تجديد الخلايا العصبية ضئيل وتكوين الخلايا العصبية يقتصر فقط على أجزاء معينة من الدماغ. أجريت العديد من التجارب السريرية باستخدام الخلايا الجذعية الوسيطة (MSCs) من مصادر مختلفة لإثبات سلامتها وفعاليتها في علاج العديد من الاضطرابات العصبية مثل مرض باركنسون والتصلب المتعدد والتصلب الجانبي الضموري. كان الهدف من هذه الدراسة هو تقديم رؤية مقارنة لقدرات الخلايا الجذعية الوسيطة، المعزولة عن مصادر الأنسجة البشرية المختلفة للتفريق إلى خلايا عصبية تشبه الخلايا الجذعية (NSCs) وربما إلى خلايا عصبية تشبه الدوبامين. تم عزل الخلايا الجذعية الوسيطة من نخاع العظم البشري، والدهون، وعينات أنسجة هلام وارتون (WJ). تميزت الخلايا بقياس التدفق الخلوي لقدرتها على التعبير عن علامات MSC الأكثر شيوعًا. كما تم تقييم إمكانات التمايز من خلال تمييزها في سلالات الخلايا العظمية والشحمية. لتقييم قدرة هذه الخلايا على التمايز نحو النسب الشبيه بالخلايا الجذعية العصبية، تم استزراع الخلايا في وسائط تحتوي على جزيئات صغيرة. تم استخدام الخلايا للتعبير الجيني وتحليل التألق المناعي في نقاط زمنية مختلفة. وتشير نتائجنا إلى أننا نجحنا في عزل الخلايا الجذعية متعددة الخلايا من نخاع العظام والأنسجة الدهنية وهلام وارتون. أظهرت WJ - MSCs معدل انتشار أعلى قليلاً بعد 72 ساعة مقارنة بـ BM و AT المشتقة من MSCs. كشف التعبير الجيني لعلامات الخلايا الجذعية العصبية المبكرة أن WJ - MSCs كان لها تعبير أعلى عن Nestin و Pax6 مقارنة بـ BM و AT - MSCs، بالإضافة إلى تعبير LMX كعلامة عصبية دوبامينية مبكرة. كشف تحليل التألق المناعي أيضًا أن هذه الخلايا عبرت بنجاح عن SOX1 و SOX2 و Nestin و TUJ1 و FOXA2 و TH. تشير هذه النتائج إلى أن البروتوكول المستخدم قد ميز بنجاح خلايا BM و AT و WJ - MSCs إلى خلايا تشبه NSC. تمتلك خلايا WJ - MSCs إمكانات أعلى للتحول إلى خلايا NSC وخلايا شبيهة بالدوبامين. وبالتالي، قد يشير إلى أن هذا البروتوكول يمكن استخدامه لحث MSC في النسب العصبية، والذي يوفر مصدرًا إضافيًا أو بديلًا للخلايا لاستخدامها في العلاجات القائمة على الخلايا العصبية.

Translated Description (French)

Les maladies neurodégénératives se caractérisent par une perte neuronale progressive et une dégénérescence. La régénération des neurones est minime et la neurogenèse est limitée à des parties spécifiques du cerveau. Plusieurs essais cliniques ont été menés à l'aide de cellules souches mésenchymateuses (CSM) provenant de différentes sources afin d'établir leur innocuité et leur efficacité pour le traitement de plusieurs troubles neurologiques tels que la maladie de Parkinson, la sclérose en plaques et la sclérose latérale amyotrophique. L'objectif de cette étude était de fournir une vue comparative des capacités des CSM, isolées à partir de différentes sources tissulaires humaines, à se différencier en cellules neuronales semblables à des cellules souches (CSN) et éventuellement en cellules neuronales semblables à des cellules dopaminergiques. Les cellules souches mésenchymateuses ont été isolées à partir d'échantillons de tissus de moelle osseuse, d'adipeux et de gelée de Wharton (JW) humains. Les cellules ont été caractérisées par cytométrie de flux pour leur capacité à exprimer les marqueurs MSC les plus courants. Le potentiel de différenciation a également été évalué en les différenciant en lignées cellulaires ostéogènes et adipogènes. Pour évaluer la capacité de ces cellules à se différencier vers la lignée de cellules souches neurales, des cellules ont été cultivées dans des milieux contenant de petites molécules. Les cellules ont été utilisées pour l'expression génique et l'analyse d'immunofluorescence à différents moments. Nos résultats indiquent que nous avons isolé avec succès les CSM de la moelle osseuse, du tissu adipeux et de la gelée de Wharton. Les WJ-MSC ont montré un taux de prolifération légèrement plus élevé après 72 heures par rapport aux MSC dérivées de BM et AT. L'expression génique des marqueurs précoces des cellules souches neurales a révélé que les WJ-MSC avaient une expression plus élevée de Nestin et PAX6 par rapport aux BM et AT-MSC, en plus de l'expression de LMX en tant que marqueur neuronal dopaminergique précoce. L'analyse par immunofluorescence a également révélé que ces cellules exprimaient avec SUCCÈS SOX1, SOX2, Nestin, TUJ1, FOXA2 et TH. Ces résultats indiquent que le protocole utilisé a réussi à différencier les CSM BM, AT et WJ en cellules de type CSN. Les WJ-MSC possèdent un potentiel plus élevé de transdifférenciation en cellules NSC et de type dopaminergique. Ainsi, cela pourrait indiquer que ce protocole peut être utilisé pour induire MSC dans la lignée neuronale, qui fournit une source supplémentaire ou alternative de cellules à utiliser dans les thérapies à base de cellules neurologiques.

Translated Description (Spanish)

Las enfermedades neurodegenerativas se caracterizan por la pérdida y degeneración neuronal progresiva. La regeneración de las neuronas es mínima y la neurogénesis se limita solo a partes específicas del cerebro. Se han realizado varios ensayos clínicos utilizando células madre mesenquimales (MSC) de diferentes fuentes para establecer su seguridad y eficacia para el tratamiento de varios trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple y la esclerosis lateral amiotrófica. El objetivo de este estudio fue proporcionar una visión comparativa de las capacidades de las MSC, aisladas de diferentes fuentes de tejido humano para diferenciarse en células similares a células madre neuronales (NSC) y posiblemente en células dopaminérgicas similares a las neuronales. Las células madre mesenquimales se aislaron de muestras de tejido de médula ósea humana, tejido adiposo y gelatina de Wharton (WJ). Las células se caracterizaron por citometría de flujo por su capacidad para expresar los marcadores de MSC más comunes. El potencial de diferenciación también se evaluó diferenciándolos en linajes celulares osteogénicos y adipogénicos. Para evaluar la capacidad de estas células para diferenciarse hacia el linaje similar a células madre neurales, las células se cultivaron en medios que contenían moléculas pequeñas. Las células se utilizaron para el análisis de expresión génica e inmunofluorescencia en diferentes puntos temporales. Nuestros resultados indican que hemos aislado con éxito las MSC de la médula ósea, el tejido adiposo y la gelatina de Wharton. Las WJ-MSC mostraron una tasa de proliferación ligeramente mayor después de 72 horas en comparación con las MSC derivadas de BM y AT. La expresión génica de marcadores tempranos de células madre neurales reveló que las WJ-MSC tenían una mayor expresión de Nestina y PAX6 en comparación con las BM y AT-MSC, además de la expresión de LMX como marcador neural dopaminérgico temprano. El análisis de inmunofluorescencia también reveló que estas células expresaron con éxito SOX1, SOX2, Nestin, TUJ1, FOXA2 y TH. Estos resultados indican que el protocolo utilizado ha diferenciado con éxito BM, AT y WJ-MSC en células similares a NSC. Las WJ-MSC poseen un mayor potencial para transdiferenciarse en NSC y células de tipo dopaminérgico. Por lo tanto, podría indicar que este protocolo se puede utilizar para inducir MSC en el linaje neuronal, lo que proporciona una fuente adicional o alternativa de células que se utilizarán en las terapias basadas en células neurológicas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة مقارنة لقدرة الخلايا الجذعية العصبية المعزولة من مصادر الأنسجة البشرية المختلفة على التمايز في الخلايا الجذعية العصبية والخلايا الشبيهة بالدوبامين
Translated title (French)
Une étude comparative de la capacité des CSM isolées à partir de différentes sources de tissus humains à se différencier en cellules souches neuronales et en cellules de type dopaminergique
Translated title (Spanish)
Un estudio comparativo de la capacidad de las MSC aisladas de diferentes fuentes de tejido humano para diferenciarse en células madre neuronales y células de tipo dopaminérgico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4220843168
DOI
10.7717/peerj.13003

Is supplement to
https://openalex.org/W4376112453 (Other)
https://openalex.org/W4376112202 (Other)
https://openalex.org/W4224737743 (Other)
https://openalex.org/W4205296828 (Other)
https://openalex.org/W3092411928 (Other)
https://openalex.org/W2388200580 (Other)
https://openalex.org/W2069844118 (Other)
https://openalex.org/W2026888593 (Other)
https://openalex.org/W2021873022 (Other)
https://openalex.org/W1797702204 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W122755776
  • https://openalex.org/W1440913109
  • https://openalex.org/W1505870579
  • https://openalex.org/W1577680594
  • https://openalex.org/W1888433033
  • https://openalex.org/W1989034530
  • https://openalex.org/W1990419270
  • https://openalex.org/W1996688134
  • https://openalex.org/W2015050458
  • https://openalex.org/W2016378654
  • https://openalex.org/W2045574035
  • https://openalex.org/W2055817556
  • https://openalex.org/W2064287549
  • https://openalex.org/W2070054006
  • https://openalex.org/W2071666484
  • https://openalex.org/W2096353737
  • https://openalex.org/W2114485624
  • https://openalex.org/W2115499481
  • https://openalex.org/W2156969855
  • https://openalex.org/W2162894851
  • https://openalex.org/W2189577815
  • https://openalex.org/W2399725763
  • https://openalex.org/W2594759644
  • https://openalex.org/W2602102840
  • https://openalex.org/W2607420694
  • https://openalex.org/W2738204278
  • https://openalex.org/W2748228164
  • https://openalex.org/W2786381876
  • https://openalex.org/W2792781640
  • https://openalex.org/W2808355836
  • https://openalex.org/W2910869431
  • https://openalex.org/W2921897722
  • https://openalex.org/W2942091494
  • https://openalex.org/W2946372258
  • https://openalex.org/W4213459747
  • https://openalex.org/W4297907536
  • https://openalex.org/W62603772