Harvesting of bone marrow mesenchymal stem cells from live rats and the in vitro differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells into neuron-like cells

Authors

Abstract

In the bone marrow, there are certain populations of stem cell sources with the capacity to differentiate into several different types of cells. Ideally, cell transplants would be readily obtainable, easy to expand and bank, and capable of surviving for sufficient periods of time. Bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSCs) possess all of these characteristics. One of the most important benefits in using BM-MSCs is the possibility of autologous therapy. Recently, numerous studies have evaluated strategies that attempt to promote axonal regeneration in central nervous system (CNS) injuries. Among these strategies, cell transplantation is considered to be the most effective way. The differentiation of stem cells into different neural lineages (such as astrocytes and neural like cells) before transplantation has a critical role in achieving the best results in studies of CNS injury. In this study, BM-MSCs were isolated from bone marrow aspirates taken from the femurs of 103 live rats. The detection of BM-MSCs was performed with RT-PCR analysis, and they were then induced to differentiate into neuron-like cells in serum-withdrawal medium over a two week period using a multistep protocol. In addition to the morphological evaluation of differentiated cells, the process of neural differentiation was proven by immunocytochemical techniques using primary antibodies to Neuron Specific Enolase (NSE) to assess cell differentiation. PT-PCR analysis was performed for the evaluation of neural specific genes, which included NSE, MAP2, nestin, and ?-tubulin. Morphological evaluations detect neuron like cells with longitudinal processes. Using RT- PCR and immunocytochemistry assays, neuron specific genes and proteins following treatment of cells in serum-withdrawal induction medium was expressed. This study showed a simple and practical method for differentiating MSCs into neuron like cells, and feasibility of aspirate bone marrow from a live rat for autologous grafting.

Article Title [فارسی]

اخذ سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان از رت زنده و تمایز آنها به سلول های شبه نورونی در محیط آزمایشگاهی

Authors [فارسی]

  • میر سپهر پدرام
  • Mohammad Mehdi Dehghan
  • مسعود سلیمانی
  • داوود شفیعی
  • سید مرجانمهر
  • زهرا نصیری
Abstract [فارسی]

جمعیت های ویژه ای از سلول های بنیادی با قابلیت تمایز به انواع مختلف سلول، در مغز استخوان وجود دارد. به طور ایده آل سلولی که به منظور کاشت مورد استفاده قرار می گیرد، باید به راحتی به دست آمده، به سهولت بتوان آن را ذخیره کرد و دارای قابلیت زنده ماندن به مدت طولانی باشد. سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان تمام این ویژگی ها را دارا می باشند. یکی از مهمترین مزایای استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان، امکان کاربرد این سلول ها بصورت پیوند خودی (اتولوگ) است. امروزه مطالعات بسیاری در مورد یافتن راه های ارتقا رژنراسیون آکسونی در آسیب های سیستم اعصاب مرکزی به انجام می رسد. در میان این استراتژی ها، کاشت سلول به عنوان مؤثرترین روش، پذیرفته شده است. تمایز سلول های بنیادی به انواع مختلف سلول های لاین عصبی (مانند آستروسیت ها و سلول های شبه نورونی) نقشی کلیدی در رسیدن به بهترین نتیجه در درمان آسیب های سیستم اعصاب مرکزی دارد. نمونه های مغز استخوان از استخوان ران 103 رت زنده اخذ شده و سلول های بنیادی مزانشیمی آن جدا شدند. با آنالیز RT-PCR ماهیت سلول های بنیادی مزانشیمی به اثبات رسید. القا تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان به سلول های شبه نورونی با روشی چند مرحله ای و در طی 2 هفته انجام شد. علاوه بر بررسی مورفولوژیک سلول های تمایز یافته به سمت سلول های شبه نورونی، به منظور اثبات تمایز عصبی، آزمایش ایمونوسیتوشیمی با استفاده از آنتی بادی های اولیه برای NSE به انجام رسید. همینطور آنالیز RT-PCR برای مشخص کردن بیان ژن های اختصاصی عصبی شامل NSE، MAP2، Nestin و ?-tubulin انجام گرفت. بررسی های مورفولوژیک، سلول هایی نورون شکل با زوائد بلند را نشان دادند. با استفاده از آنالیز RT-PCR و تست ایمونوهیستوشیمی، بیان ژن ها و حضور پروتئین های اختصاصی عصبی در سلول های تمایز یافته مشخص گردیدند. این مطالعه یک روش ساده و عملی را برای تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان به سلول های تمایز یافته عصبی نشان می دهد و همچنین بیان می دارد که به راحتی می توان از رت زنده برای انجام پیوندهای خودی مغز استخوان اخذ نمود.