Diferenciación germinal in vitro de células madre mesenquimáticas derivadas de médula ósea fetal bovina

Abstract

Las células madre mesenquimáticas (MSC, del inglés, Mesenchymal Stem Cells) son células progenitoras adultas capaces de diferenciarse hacia células de tejidos mesodérmicos y que además poseen potencial de auto-renovación y morfología fibroblastoide. Como parte de su capacidad de diferenciación multilinaje, estudios recientes han demostrado que las MSC cuentan con la capacidad de diferenciarse in vitro hacia linaje celular germinal. El objetivo del presente estudio fue evaluar el potencial de diferenciación germinal de MSC derivadas de médula ósea fetales bovinas (MSC-MO) mediante exposición in vitro a los biofactores proteína morfogénica ósea 4 (BMP4), factor de crecimiento transformante β1 (TGFβ1) y ácido retinoico (AR). Las MSC-MO fueron aisladas mediante adherencia a placas de cultivo de plástico desde médula ósea de fetos bovinos (7-9 meses de gestación, n=14). El efecto dosis-respuesta fue analizado luego de 21 días de cultivo utilizando tres concentraciones de BMP4 (10, 50, 100 ng/mL), TGFβ1 (1, 10, 100 ng/mL) y AR (0,01; 0,1 y 1 μM). El efecto temporal fue analizado en los días 0, 7, 14 y 21 de cultivo utilizando 100 ng/mL de BMP4, 100 ng/mL de TGFβ1 o 0,1 μM de AR. Se analizaron los genes de pluripotencia OCT4, NANOG, genes germinales FRAGILIS, STELLA, VASA y genes germinales de macho DAZL, PIWIL2, STRA8 y el marcador de meiosis SCP3 mediante PCR cuantitativo (Q-PCR). La expresión de Dazl, Nanog y Oct4 fue analizada mediante citometría de flujo. El tratamiento con AR y BMP4 aumentó la expresión génica de DAZL (P<0,05) a partir del día 7. Sin embargo, el aumento bajo el efecto de BMP4 fue transitorio. TGFβ1 no modificó la expresión de mRNA de DAZL. La suplementación con AR activó la expresión de mRNA de NANOG a partir del día 7 hasta el día 21 de exposición, pero no se observaron cambios de expresión bajo el efecto de BMP4 durante el período de cultivo. Los niveles de mRNA de OCT4 y de SCP3 no fueron modificados bajo el efecto de ninguno de los factores utilizados. En conclusión, AR fue el biofactor más efectivo en la diferenciación germinal de MSC-MO logrando el aumento de la expresión del gen germinal DAZL

Mesenchymal Stem Cells (MSC) are adult progenitor cells that possess self-renewal capacity and fibroblastoid morphology and are also capable of differentiating into cells of mesodermal tissues. In addition to the multilineage differentiation potential, recent studies have shown that MSCs can differentiate in vitro into germ cell lineage. The objective of the present study was to evaluate the potential for germ cell differentiation of MSCs derived from fetal bovine bone marrow (BM-MSC) by in vitro exposure to bioactive factors bone morhogenetic 4 (BMP4), transforming growth factor β1 (TGFβ1) and retinoic acid (RA). BM-MSC were isolated by adherence to plastic culture plates from bone marrow of bovine fetuses (7-9 months gestation, n = 14). The dose-response effect of each factor was analyzed using three concentrations of BMP4 (10, 50, 100 ng / mL), TGFβ1 (1, 10, 100 ng / mL) and RA (0.01, 0.1 and 1 μM), after 21 days of culture. The temporal effect was analyzed on days 0, 7, 14 and 21 of culture using 100 ng/mL of BMP4, 100 ng/mL of TGFβ1 o 0,1 μM of RA. The pluripotency genes OCT4, NANOG, germ cell genes FRAGILIS, STELLA, VASA and male germ cell genes DAZL, PIWIL2, STRA8 and the meiosis marker SCP3 were analyzed by quantitative PCR (Q-PCR). The expression of Dazl, Nanog and Oct4 was analyzed by flow cytometry. Treatment with AR and BMP4 increased DAZL gene expression (P <0.05) from day 7, however the increase under the effect of BMP4 was transient. TGFβ1 did not modify the expression of DAZL mRNA. Supplementation with RA activated NANOG mRNA expression from day 7 to day 21 of exposure, but no expression changes were observed under the effect of BMP4 during the culture period. OCT4 mRNA levels are not modified under the effect of any of the factors as well as the SCP3 meiosis marker. In conclusion, AR was the most effective biofactor in the germ differentiation of BM-MSC achieving increased expression of the DAZL germline gene