Human bone marrow-mesenchymal stem cells differentiation into brain-like endothelial cells
İnsan kemik iliği-mezenkimal kök hücrelerin beyin benzi endotel hücrelerine ayrışması
- Tez No: 826656
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. NUR MUSTAFAOĞLU VAROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
İnsan pluripotent kök hücreleri (iPKH'ler), beyin mikrovasküler endotel hücrelerinin (BMEH'ler) sağlam tek tabakalarını üretmek için sıklıkla kullanılmıştır. Farklılaşma süreci sırasında, hPSC'ler ilk olarak mezenkimal kök hücrelerine farklılaşacaktır. Buna göre, insan kemik iliğinden (Kİ-MKH'ler) elde edilen mezenkimal kök hücreler, çalışma için kan-beyin bariyerini (KBB) inşa etmek üzere kullanılabilecek tam işlevli insan beyni mikrovasküler endotelyal hücrelerini (BMEH'ler) üretmek için bir yöntem sunabilir. Literatüre bakıldığında, Kİ-MKH'lerin endotel hücreleri (EH'ler) dahil olmak üzere bir dizi hücre tipine farklılaşabileceği gösterilmiştir. Bununla birlikte, geniş uygulamalarını engelleyen Kİ-MKH'lerin beyin özelliklerine sahip endotel hücrelerine dönüştürülmesine yönelik bir strateji yoktur. Bu nedenle, embriyolojik olarak gelişimsel prosedürlerden ve daha önce yayınlanan iPKH-BMEHs protokollerinden esinlenerek Kİ-MKH'lerden beyin benzeri endotel hücrelerine (BBEH) farklılaşması için yeni bir protokol geliştirdik. Farklılaşma protokolünü geliştirmek için, Kİ-MKH'lerin hücre ekim yoğunluklarını ve farklılaşma ortamının bileşenlerini üç farklı farklılaşma ortamı kullanarak optimize ettik: Endopan, EGM-2 ve IMDM. Daha sonra, beyin benzeri endotel hücrelerinin gelişimini artırmak için farklılaşma ortamına çeşitli konsantrasyonlarda retinoik asit (RA) uyguladık. Bunun dışında, embriyolojik gelişim ortamını taklit etmek için kimyasal HIF-1α düzenleyiciler, kobalt klorür (CoCl2) ve sodyum sülfit (Na2SO3) ile endotel hücre farklılaşması sırasında hipoksik ortamın kontrolünü inceledik ve beyin endotel hücre belirteçlerinin ekspresyonunda önemli ölçüde artış gözlemledik. Büyüme ve farklılaşma ortamını formüle etmek için kullanılan bazal ortamın farklı kombinasyonlarının, farklılaşmış hücrelerin nasıl davrandığı üzerinde bir etkiye sahip olduğu gösterildi; IMDM'nin LG-DMEM'e göre BBEH farklılaşmasını desteklediği bulundu. Farklılaşma sırasında hayvandan türetilmiş serum (fetal sığır serumu-FSS) ve sentetik serum B27 kullanmanın etkisi de test edildi ve FBS'nin, özellikle farklılaşma ortamı CoCl2 ve Na2SO3 ile desteklendiğinde B27'den daha etkili olduğu kanıtlandı. IMDM ortamının 3 μM RA eklenmesiyle birlikte kullanılması, Kİ-MKH'lerin BBEH'lere farklılaşma süresini 14 günden 9 güne kısaltmıştır. İki günlük farklılaşma için 200 μM CoCl2 ilavesi ve ardından standart farklılaşma ortamı veya farklılaşma süresi boyunca 4 mM Na2SO3 ilavesi, BBEH'lerde occludin, CD-31, ZO-1, claudin-5 ekspresyonlarını arttırdı. Ek olarak, Matrigel'de kültürlendiğinde tüp yapısı oluşumuyla BBEH'lerin işlevselliğini kanıtlayabiliriz. Sonuç olarak, beyinle ilgili hastalıkların incelenmesi, nörolojik bozuklukların tedavisinde çeşitli yeni ilaçların test edilmesi için tamamen işlevsel, fizyolojik, insan hücre tabanlı KBB modelleri oluşturmak için kullanılabilecek Kİ-MKH'lerin BBEH'lere farklılaştırılması için bir protokol sağladık.
Özet (Çeviri)
Human pluripotent stem cells (hPSCs) have been frequently utilized to produce robust monolayers of brain microvascular endothelial cells (BMECs). During the differentiation process, hPSCs are to first differentiate into mesenchymal lineage cells. Accordingly, Mesenchymal stem cells obtained from human bone marrow (BM-MSCs) may offer a method for producing fully functioning human BMECs that may be utilized to construct the blood-brain barrier (BBB) for study aims. Looking through the literature, it was shown that BM-MSCs may differentiate into a range of cell types, endothelial cells (ECs) included. However, there is no strategy for the conversion of BM-MSCs into endothelial cells with brain characteristics, which precludes their wide applications. Therefore, we developed a new protocol for brain-like endothelial cells (BLECs) differentiation from BM-MSCs, inspired by embryologically developmental procedures and previously published iPSCs-BMECs protocols. To develop the differentiation protocol, we optimized the seeding densities of BM-MSCs and the components of the differentiation medium by using three different differentiation media: Endopan, EGM-2, and IMDM. Then, in order to enhance the development of BLECs, we looked into adding retinoic acid (RA) to the differentiation media at various concentrations. Aside from that, we examined the control of the hypoxic environment during endothelial cell differentiation by chemical HIF-1α regulators, cobalt chloride (CoCl2), and sodium sulfite (Na2SO3) to mimic the embryological developmental environment and observed significantly increased expression of brain endothelial cell markers. Different combinations of the basal media used to formulate the expansion and differentiation media were shown to impact how differentiated cells behaved, with IMDM found to favor BLEC differentiation over LG-DMEM. The effect of using animal-derived serum (fetal bovine serum-FBS) and synthetic serum, B27, during differentiation, was also tested, and FBS proved to be more effective than B27, in particular when the differentiation media was supplemented with CoCl2 and Na2SO3. The use of the IMDM medium in conjunction with the addition of 3 μM RA shortened the differentiation time of BM-MSCs into BLECs from 14 to 9 days. The addition of 200 μM CoCl2 for two days of differentiation followed by standard differentiation medium or the addition of 4 mM Na2SO3 throughout the differentiation period enhanced occludin, CD-31, ZO-1, and claudin-5 expressions in BLECs. In addition, we could prove the functionality of the BLECs by tube structure formation when cultured on Matrigel. In conclusion, we have provided a protocol for the differentiation of BM-MSCs into BLECs that can be used to construct fully functional, physiologically relevant, human cell-based BBB models for the study of brain-related diseases and the testing of various novel drugs for the treatment of neurological disorders.
Benzer Tezler
- Functional neurons from human bone marrow derived mesenchymal stem cells
İnsan kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücrelerden işlevsel nöronlar
EDA KUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyolojiSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NUR MUSTAFAOĞLU VAROL
- Serum/Plazma CNP düzeyindeki artışın büyüme, iskelet sistemi gelişimi ve iskelet displazileri üzerindeki olası etkilerinin sıçan modelinde incelenmesi
Evaluation of the effects of serum/plasma CNP level elevation on growth, skeletal system development, and skeletal dysplasias in a rat model system
MURAT SERKANT ÜNAL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Histoloji ve EmbriyolojiPamukkale ÜniversitesiTemel Tıp Bilimleri Bölümü
PROF. DR. AHMET ÇEVİK TUFAN
- Konjenital septal defektlerin onarımına yönelik perikard bazlı rejeneratif kardiyak yamaların doku mühendisliği yöntemi ile geliştirilmesi
Development of pericardium based regenerative cardiac patches by tissue engineering approach to repair congenital septal defects
ŞÜKRÜ ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Neural differentiation potentiall variability of bone marrow derived human mesenchymal stem cells
İnsan kemik iliği kökenli mezenkimal kök hücrelerinin nöral farklılaşma potansiyel değişkenliğinin araştırılması
MERVE ZAİM
- Multiple miyelomalı hastalardan elde edilen kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin osteojenik farklılaşma kapasitelerinin incelenmesi
Osteogenic differentiation potential of multiple myeloma patients derived bone marrow mesenchymal stem cells
AYÇA AKSOY
Doktora
Türkçe
2014
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADIL ALLAHVERDIYEV
PROF. DR. ERDAL KARAÖZ