Capacidad multipotencial en células madre mesenquimales derivadas de la placenta humana en Panamá [Multipotent capacity of human placenta-derived mesenchymal stem cells in Panama]

Resumen

Resumen

Introducción: Las células madre mesenquimales (MSCs) tienen la capacidad única de auto-renovación y pluripotencia con la cual apoyan en la regeneración de tejidos en organismos vivos. El mayor potencial terapéutico de las MSCs derivadas de la placenta (PDMSCs) humana, como fuente más joven de MSCs,estimula la búsqueda de las mejores condiciones de cultivo que preserven su capacidad de proliferar y diferenciarse. Sin embargo, estudios relacionados a la caracterización de la multipotencialidad de las PDMSCs durante periodos prolongados de cultivo, no han sido reportados en Panamá. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue el de implementar un proceso de aislamiento y cultivo que preserve las propiedades multipotentes en PDMSCs. Materiales y Métodos:Placentas humanas a término completo fueron obtenidas para el aislamiento de las MSCs. Las PDMSCs fueron caracterizadas según su morfología, expresión positiva de marcadores CD90, CD73, CD105, y capacidad de proliferación y diferenciación a linajes mesodérmicos. Resultados:Se ha demostradola obtención de poblaciones de PDMSCs con morfología fibroblástica, adherencia plástica, expresión positiva de los marcadores CD90, CD73 y CD105, y capacidad de diferenciación osteogénica, adipogénica y condrogénica. Posterior al aislamiento y crio-preservación, las PDMSCs mantuvieron una viabilidad mayor de 95%, una tasa de proliferación pormás de 40 días en cultivo, y la expresión positiva de los marcadores CD90, CD73, y CD105 al pasaje 16. Conclusión:Nuestros resultados demuestran una metodología eficiente para obtención y cultivo de PDMSCs que mantienen sus características multipotentes durante períodos prolongados de cultivo, abriendo el camino para futuras terapias celulares.                                                                                           

Abstract

Introduction:Human mesenchymal stem cells are (MSCs) unique in their pluripotency and their ability to self-renew in order to support tissue regeneration in living organisms. The increased therapeutic potential of PDMSCs as a pool of younger MSCs with a vast capacity for expansion, minor predisposition for tumor formationor immune reactions spurs the search for the best culture conditions to preserve their ability to differentiate and proliferate. However, studies regarding characterization of multipotentisolated PDMSCsduring prolonged periods of culture has not been reported thus far in Panama. Therefore, in this study we seek to implement isolation and culture procedures that preserve multipotent characteristics in PDMSCs. Materials and Methods: Full-term human placentas were obtained for the isolation of MSCs. PDMSCs where characterized based on their morphology, positive expression of CD90, CD73, and CD105, and their ability to proliferate and differentiate to mesodermal lineages.  Results: It was demonstrated that our isolated PDMSCspresented the MSC characteristics of fibroblastic morphology, plastic adherence, positive expression of CD90, CD73, and CD105 markers, as well asosteogenesis, adipogenesis, and osteogenic differentiation ability. When PDMSCs were cultured after isolation or cryopreservation, viability was maintained above 95%, with their proliferation rate maintained after 40 days, and positive expression of CD90, CD73, and CD105markers kept after 16 passages.Conclusion:Taken together, our results demonstrated a methodology to obtain successful source of isolated human PDMSCs that kept their multipotent properties over time, opening the path for future cellular therapies.

Introducción

Las células madres mesenquimales (MSC, por sus siglas en inglés) son un tipo de células madres adultas que residen en una variedad de tejidos, incluyendo la placenta (1).
Estas células multipotentes han generado un gran interés debido a su capacidad de diferenciación hacia una variedad de linajes, incluyendo osteoblastos, condrocitos, adipocitos y hepatocitos, así como su uso potencial en medicina regenerativa (2). Numerosos esfuerzos se han realizado para elucidar el mecanismo mediante el cual las células madres sediferenciana linajes específicos y su aplicación como terapia celular para un sinfín de enfermedades. Estas células, pueden ser aisladas fácilmente de diversos tejidos postnatales, pero con un número limitado de divisiones celulares antes de adquirir senescencia replicativa.

El uso de células madre de un tejido fetal, como la placenta, ofrece una fuente más joven de células madre adultas. Las células madre mesenquimales derivadas de la placenta humana (PDMSC) contienen características pluripotentes y un mayor potencial de expansión en comparación con otras células madre adultas, ya que su entorno de nicho fetal contiene características celulares y bioquímicas muy específicas que las preservan hasta que señalizaciones activen su auto-renovacióny migración. El hecho de que las PDMSCs no induzcan reacción inmunológica(3,4)hace de estas células una excelente opción terapéutica.Estudios han demostrado la expresión positiva de los marcadores pluripotentes NANOG, SSEA-4 y OCT4 en PDMSCs(5). Cuando las MSC son cultivadas durante períodos prolongados, se disminuye la capacidad de proliferación y diferenciación, lo que limita su uso futuro en terapias celulares(6). El uso potencial de las células madre en medicina regenerativa dependerá de la capacidad de estas células para preservar sus propiedades de manera estable durante períodos prolongados de cultivo celular, además de una comprensión profunda de estas células.

Investigaciones que promuevan tratamientosde medicina regenerativa a través de terapias con células madre son escasas en Panamá. A su vez, el sistema de salud público, el cual en la actualidad no satisface las necesidades de un segmento importante de la población, podría beneficiarse de intervenciones de terapia celular. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue el de implementar en Panamá procedimientos de aislamiento y cultivo que preserven las características multipotentes en las PDMSCs. Los resultados obtenidos permitirán un avance en los estudios preclínicos relacionados con células madre para el desarrollo de terapias celulares.

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Abstract

Resumen

Introducción: Las células madre mesenquimales (MSCs) tienen la capacidad única de auto-renovación y pluripotencia con la cual apoyan en la regeneración de tejidos en organismos vivos. El mayor potencial terapéutico de las MSCs derivadas de la placenta (PDMSCs) humana, como fuente más joven de MSCs,estimula la búsqueda de las mejores condiciones de cultivo que preserven su capacidad de proliferar y diferenciarse. Sin embargo, estudios relacionados a la caracterización de la multipotencialidad de las PDMSCs durante periodos prolongados de cultivo, no han sido reportados en Panamá. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue el de implementar un proceso de aislamiento y cultivo que preserve las propiedades multipotentes en PDMSCs. Materiales y Métodos:Placentas humanas a término completo fueron obtenidas para el aislamiento de las MSCs. Las PDMSCs fueron caracterizadas según su morfología, expresión positiva de marcadores CD90, CD73, CD105, y capacidad de proliferación y diferenciación a linajes mesodérmicos. Resultados:Se ha demostradola obtención de poblaciones de PDMSCs con morfología fibroblástica, adherencia plástica, expresión positiva de los marcadores CD90, CD73 y CD105, y capacidad de diferenciación osteogénica, adipogénica y condrogénica. Posterior al aislamiento y crio-preservación, las PDMSCs mantuvieron una viabilidad mayor de 95%, una tasa de proliferación pormás de 40 días en cultivo, y la expresión positiva de los marcadores CD90, CD73, y CD105 al pasaje 16. Conclusión:Nuestros resultados demuestran una metodología eficiente para obtención y cultivo de PDMSCs que mantienen sus características multipotentes durante períodos prolongados de cultivo, abriendo el camino para futuras terapias celulares.                                                                                           

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Introduction:Human mesenchymal stem cells are (MSCs) unique in their pluripotency and their ability to self-renew in order to support tissue regeneration in living organisms. The increased therapeutic potential of PDMSCs as a pool of younger MSCs with a vast capacity for expansion, minor predisposition for tumor formationor immune reactions spurs the search for the best culture conditions to preserve their ability to differentiate and proliferate. However, studies regarding characterization of multipotentisolated PDMSCsduring prolonged periods of culture has not been reported thus far in Panama. Therefore, in this study we seek to implement isolation and culture procedures that preserve multipotent characteristics in PDMSCs. Materials and Methods: Full-term human placentas were obtained for the isolation of MSCs. PDMSCs where characterized based on their morphology, positive expression of CD90, CD73, and CD105, and their ability to proliferate and differentiate to mesodermal lineages.  Results: It was demonstrated that our isolated PDMSCspresented the MSC characteristics of fibroblastic morphology, plastic adherence, positive expression of CD90, CD73, and CD105 markers, as well asosteogenesis, adipogenesis, and osteogenic differentiation ability. When PDMSCs were cultured after isolation or cryopreservation, viability was maintained above 95%, with their proliferation rate maintained after 40 days, and positive expression of CD90, CD73, and CD105markers kept after 16 passages.Conclusion:Taken together, our results demonstrated a methodology to obtain successful source of isolated human PDMSCs that kept their multipotent properties over time, opening the path for future cellular therapies.

Introducción

Las células madres mesenquimales (MSC, por sus siglas en inglés) son un tipo de células madres adultas que residen en una variedad de tejidos, incluyendo la placenta (1).
Estas células multipotentes han generado un gran interés debido a su capacidad de diferenciación hacia una variedad de linajes, incluyendo osteoblastos, condrocitos, adipocitos y hepatocitos, así como su uso potencial en medicina regenerativa (2). Numerosos esfuerzos se han realizado para elucidar el mecanismo mediante el cual las células madres sediferenciana linajes específicos y su aplicación como terapia celular para un sinfín de enfermedades. Estas células, pueden ser aisladas fácilmente de diversos tejidos postnatales, pero con un número limitado de divisiones celulares antes de adquirir senescencia replicativa.

El uso de células madre de un tejido fetal, como la placenta, ofrece una fuente más joven de células madre adultas. Las células madre mesenquimales derivadas de la placenta humana (PDMSC) contienen características pluripotentes y un mayor potencial de expansión en comparación con otras células madre adultas, ya que su entorno de nicho fetal contiene características celulares y bioquímicas muy específicas que las preservan hasta que señalizaciones activen su auto-renovacióny migración. El hecho de que las PDMSCs no induzcan reacción inmunológica(3,4)hace de estas células una excelente opción terapéutica.Estudios han demostrado la expresión positiva de los marcadores pluripotentes NANOG, SSEA-4 y OCT4 en PDMSCs(5). Cuando las MSC son cultivadas durante períodos prolongados, se disminuye la capacidad de proliferación y diferenciación, lo que limita su uso futuro en terapias celulares(6). El uso potencial de las células madre en medicina regenerativa dependerá de la capacidad de estas células para preservar sus propiedades de manera estable durante períodos prolongados de cultivo celular, además de una comprensión profunda de estas células.

Investigaciones que promuevan tratamientosde medicina regenerativa a través de terapias con células madre son escasas en Panamá. A su vez, el sistema de salud público, el cual en la actualidad no satisface las necesidades de un segmento importante de la población, podría beneficiarse de intervenciones de terapia celular. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue el de implementar en Panamá procedimientos de aislamiento y cultivo que preserven las características multipotentes en las PDMSCs. Los resultados obtenidos permitirán un avance en los estudios preclínicos relacionados con células madre para el desarrollo de terapias celulares.