Transcriptome analysis of human multipotential mesenchymal stromal cells' response to nonionic block copolymers

Abstract

Full Text

Согласно современным представлениям, полимеры способны оказывать направленные биологические эффекты и опосредованно изменять действие различных активных субстанций на клетки. Взаимодействие одного из классов полимеров, плуроников, в составе разрабатываемых лекарственных препаратов со стволовыми клетками организма может косвенно влиять на способность тканей к регенерации. Ранее было показано, что некоторые плуроники, в частности, Плуроник Р85, ингибируют механизмы множественной лекарственной устойчивости опухолевых клеток. Возможность проведения протеом-ного и транскриптомного анализа стволовых клеток человека после воздействия неионных блоксополи-меров позволит выявить молекулярные механизмы активации различных сигнальных внутриклеточных каскадов, что может иметь практическое применение в биомедицинских клеточных технологиях. Цель работы: исследование влияния Плуроника Р85 на пролиферацию и остеогенную дифференцировку мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) человека путем анализа их транскриптома. Материал и методы. ММСК были выделены из пульпы третьего моляра человека, удаленного у здоровой пациентки по медицинским показаниям. Зачаток пульпы извлекли из полости зуба и, предварительно измельчив, поместили в среду DMEM с добавлением 10% сыворотки крови плодов коровы и 1% смеси пенициллина и стрептомицина. На 3 сут. проводили смену питательной среды. После 10-15 сут. инкубации было отмечено формирование «плотного» монослоя клеток. Замену питательной среды проводили через 1 сут. Для анализа влияния Плуроника Р85 на остеогенную дифференцировку ММСК инкубировали клетки с Плуроником Р85 в конечной концентрации 0,01%, показавшей наивысший стимулирующий эффект на пролиферацию ММСК. Через 24 часа инкубации среду заменили на дифференцировочную, стимулирующую дифференциацию ММСК в остеогенном направлении. Полногеномное исследование экспрессии мРНК (транскриптома) в культуре клеток проводилось с помощью чипа Illumina HumanHT-12 Expression BeadChips согласно протоколу фирмы-производителя (Illumina, США). Для визуализации полученных данных были использованы стандартные методы многомерного анализа - многомерное шкалирование и построение тепловых дендрограмм (heatmap). Дифференциально экспрессирующиеся гены обогащались терминами Gene Ontology (The Gene Ontology (GO) Project, www.geneontology.org). Результаты. Между контрольной (ММСК без Плуроника) и экспериментальной (ММСК, инкубированные с Плуроником Р85) группами обнаружено статистически значимое различие. Среди генов, обладающих дифференциальной экспрессией, был, среди прочих, выявлен ген SPARC, кодирующий остеонектин - гликопротеин, инициирующий костную минерализацию и способствующий образованию кристаллов. Таким образом, транскриптомный анализ стволовых клеток человека показал, что Плуроник Р85 повышает эффективность остеогенной дифференцировки ММСК по сравнению с контрольными клетками.