航天激活蛋白激酶C阿尔法信令和修改人新生儿心血管祖细胞的发育阶段

 

宇航员航天影响心血管功能; 然而, 其对心脏发育和形成心脏修复的基础干细胞的影响是未知. 于是, 需要进一步的研究来揭示这种变化对人体健康的潜在意义. 使用模拟微重力 (SMG) 通过二维clinorotation和文化登上国际空间站产生 (ISS), 我们评估机械卸载对人类新生儿心血管祖细胞的影响 (CPC) 发育特性和信令. SMG之后6-7天,并 12 ISS文化的天, 我们分析基因表达的变化. 两种环境诱导通常与心血管发育的较早的状态相关的基因的表达. 为了了解发生这种变化的机制, 我们评估机械敏感性小RhoGTPases在SMG-培养每次点击成本的表达和降低观察和RHOA CDC42的水平. 考虑到这些分子在细胞内钙水平的影响, 我们评估了在非经典的Wnt /钙信号传导的改变. 之后SMG下6-7天, 每次点击费用表现出WNT5A和PRKCA水平升高. 同样, ISS-培养的每次点击费用表现出钙处理水平升高和信号传导基因, 这对应于蛋白激酶C的α (PKCα), 钙依赖性蛋白激酶, 激活后 30 天. Akt蛋白被激活, 而磷酸化细胞外信号调节激酶水平没有改变. 探索钙诱导的新生儿的每次点击成本的效果, 我们使用激活治疗hWnt5a地球上PKCα. 后来, 早期心血管发育的标志物水平升高. 通过SMG和hWnt5a-治疗诱导转录物窦房结内表达, 其可表示保持在其原始状态下的胚胎心肌. 钙信号是机械卸载敏感,并且指导CPC发育特性. 无论是在空间和地球上的进一步研究可能有助于改进在干细胞疗法中使用的每次点击费用,并强调发展的分子事件.

介绍
作为人类准备在太空的存在扩大, 微重力的分子效应 (MG) 已日益成为调查对象. 作为这项研究的演变, MG的应用, 是否真实或模拟, 已发现这里有地球上的潜在治疗用途 [1-3]. 从而, 努力来表征,以减小重力条件的生物反应, 包括在分子水平, 都将在太空和地球上造福于社会.

研究我们自己的实验室已经表明,模拟失重 (SMG) 影响人体心血管祖细胞的发育曲线 (每次点击费用) 在年龄依赖性方式 [4]. 有趣的是, 在鉴定的小RhoGTPases和Wnt信号为一些受SMG环境中新生儿的每次点击成本的系统的这些实验的微阵列分析.

机械卸载对小鼠胚胎干细胞的作用 (mESCs) 已被证明影响分化和干性, 与由Blaber等人的实验. [5] 证明胚状体保持自我更新和显示出的标志物减少定形胚层标志物的表达在空间飞行时. 然而, 在同样的研究, 当机械空载胚体返回地球, 他们能够更容易地分化为心肌收缩殖民地. 同样, 杰哈等人. [6] 发现人类诱导多能干细胞更容易地分化为使用三维培养物加上短暂的心肌细胞, 早期接触SMG.

这些单独的实验中可表示类似的现象,其中一个低重力培养促进干细胞性的SMG或MG导致增加的分化能力当细胞恢复正常重力条件下的增强的状态. 从而, 相关的心脏修复的干细胞疗法可以通过操纵相关的心血管祖细胞机械信令的机制可以提高. 尤其是, 诱导心血管祖细胞增强的干性可促进移植后相应提高的临床效果.

在机械传感分子改变, 如小RhoGTPases, 被认为参与的分子适应MG [7,8]. 重要的, 这些分子也能影响细胞内信号通路, 如钙振荡, 其随后可激活AKT [9] 和细胞外信号调节激酶 (ERK) [10]. 在心脏发生的情况下, 这些过程是保持电感和增殖性线索之间的平衡关键 [11,12]. 因此, 操纵早期每次点击费用的正常重力环境可突出显示的重要机制,通过该早期心脏祖细胞发展或扩大. 这样的见解可以适用于进一步了解心血管发育和增强干的结果基于细胞的再生疗法.

在心脏修复的情况下, 这些类型的治疗的早期临床试验是有前途的 [13-15], 但通过细胞植入和争议的在相应的单元格类型的故障阻碍 [16]. 因此, 从MG实验成果的应用,以基于地球的实验可能有助于克服当前涉及用于心脏修复使用CPC的临床试验的缺点.

在努力早期的每次点击费用的群体特征MG双方的影响以及潜在的使用地球上的这些变化, 我们培养的人类新生儿每次点击费用,使用二维回转器,并在国家实验室登上国际空间站 (ISS). 我们试图确定参与应对SMG和MG,以及对干性等信号变化的影响信号传导基因的转录变化. 然后,我们使用正常重力条件下的小分子建模体外的这些分子变化特性. 在这样做, 我们呈现给MG及其影响自适应细胞响应的部件用于增强新生儿CPC的再生潜能.

材料和方法
隔离和每次点击费用早期的文化
罗马琳达大学的机构审查委员会批准了这是心血管手术过程中丢弃利用组织的协议, 没有可识别的个人信息, 这项研究与知情同意的放弃. 每次点击费用从新生儿心脏组织分离的 (1 天的月份), 如先前所描述 [17]. 简要地, 心房组织切成小块 (〜1.0立方毫米) 然后用胶原酶酶消化 (罗氏, 印第安纳波利斯, 在) 以1.0mg工作/ mL浓度. 然后将所得的溶液通过40微米的细胞滤过器. 细胞通过有限稀释至终浓度在96孔板中克隆 0.8 细胞每孔来创建扩展的人口.

然后, 克隆筛选ISL1和c-Kit的共表达和补充有生长培养基包括 10% 胎牛血清 (Thermo Scientific的, 沃尔瑟姆, MA), 100微克/毫升青霉素 - 链霉素 (Life Technologies公司, 卡尔斯巴德, CA), 1.0% 极限必需培养基非必需氨基酸溶液 (Life Technologies公司), 和 22% 血管内皮细胞生长培养基 (龙沙, 巴塞尔, 瑞士) 在中 199 (Life Technologies公司). 该MycoAlert PLUS支原体检测试剂盒 (龙沙, 巴塞尔, 瑞士) 被用于测试支原体污染

 

 

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分类: 干细胞治疗

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