Chromosomal abnormalities in human mesenchymal stem cells from different tissues in early and late stages of culture

Abstract

Full Text

Необходимость изучения кариотипической стабильности мезенхимных стволовых клеток (МСК) человека определяется возможностью использования этих клеток в регенеративной медицине и недостаточностью сведений о характере изменений хромосом нормальных диплоидных клеток, выделенных из разных тканей и от разных доноров, в процессе культивирования. Представлены результаты анализа кариотипов линий МСК, полученных в Институте цитологии РАН из разных тканей человека: Вартонова студня пупочного канатика двух доноров (MSCWJ-1, MSCWJ-2), пульпы молочного зуба ребенка (MSC-DP), ткани десны (MSC-GNG), эпикардиальной жировой ткани (ADH-MSC). Цитогенетический анализ с помощью окрашивания хромосом на G-диски выполнен на ранних (6-й, 7-й) и поздних (13-й, MSCWJ-2; 18-й, MSC-GNG; 25-й, MSC-DP; 28-й, MSCWJ-1) пассажах культивирования клеток за исключением линии ADH-MSC, кариотип которой анализировали на 8, 12 и 16 пассажах. Кариотипировали 100 метафазных пластинок каждой линии на каждом пассаже. Сроки анализа разных линий МСК на поздних пассажах определяли на основании появления признаков старения: снижения пролиферативной активности и увеличения доли клеток с выраженной активностью р-галактозидазы. Показано, что клеточные линии MsCWJ-1, MSCWJ-2, MSC-DP, MSC-GNG сохраняли диплоидное число хромосом, равное 46, в течение всего срока культивирования. Только в линии MSC-DP на пассаже 25 в 11% клеток число хромосом составляло 45 вследствие образования дицентрических хромосом. Доля полиплоидных клеток в популяции снижалась в процессе культивирования во всех клеточных линиях, за исключением MSCWJ-2. Клональные и неклональные хромосомные перестройки в разных клеточных линиях, а также на ранних и поздних пассажах культивирования, отличались по типу, частоте встречаемости и составу вовлеченных хромосом. Так, на ранних пассажах обнаружены следующие клональные перестройки: транслокация хромосом 1 и 9 в 4% клеток MSCWJ-1, дупликация короткого плеча хромосомы 7 в 39% клеток MSCWJ-2, инверсия длинного плеча хромосомы 10 в 50% клеток MSC-GNG. В клетках MSC-DP выявлены неклональные перестройки хромосом X, 3, 5, 6 и 12. На поздних пассажах клональная перестройка сохранилась только в линии MSC-GNG (22% клеток). В остальных линиях структурные перестройки на поздних пассажах были представлены, в основном, дицентрическими хромосомами. Особый интерес представляла клональная эволюция кариотипа в линии ADH-MSC. На пассаже 8 нормальный диплоидный кариотип обнаружен в 97% клеток, а в 3% клеток этой линии была выявлена трисомия по хромосоме 2. К 12 пассажу доля клеток с кариотипом 47, XY, +2 достигла 50%, при этом как в клетках с дисомией, так и с трисомией хромосомы 2 наблюдали неклональные изменения хромосом. К 1 6 пассажу кариотипическая гетерогенность нарастала. Нормальный диплоидный кариотип обнаружен только в 6% клеток. В 29% клеток единственной аномалией кариотипа была трисомия хромосомы 2. В остальных 65% клеток как с дисомией (39% клеток), так и с трисомией хромосомы 2 (26% клеток) выявлены клональные и неклональные структурные перестройки преимущественно с вовлечением одного из гомологов хромосомы 21, локус 21р13. Результаты анализа линии ADH-MSC свидетельствуют о необходимости кариотипирования, по меньшей мере, 100 клеток для выявления потенциально «опасных» перестроек хромосом. Таким образом, хромосомная нестабильность МСК, по-видимому, определяется особенностями генома донора и имеет индивидуальный характер. Появление клональных и неклональных перестроек хромосом в изученных линиях МСК не предотвращает репликативного старения и гибели клеток.