Phenotype changes of oral epithelial stem cells after in vitro culture

Abstract The aim of our study was to isolate populations of keratinocyte stem cells based on the expression of cell surface markers and to investigate whether the culture could affect their phenotype. keratinocytes from human oral mucosa were sorted based on the expression of the epithelial stem cell markers p75NTR and CD71. We also examined the co-expression of other epithelial stem markers such as integrins β1 and α6 and their stem cell-like proprieties in in vitro assays. Three passages after being sorted by MACS, more than 93% of the p75NTR+ve cells lost the expression of p75NTR, while 5.46% of the p75NTR-ve gained it. Within the small population of the p75NTR+ve cells, 88% co-expressed other epithelial stem cell markers such as integrins β1 and α6, while only 28% of p75NTR-ve cells co-expressed these markers. These results were confirmed by sorting cells by FACS. Additionally, when double staining was used for sorting cells, 99% of the p75NTR+veCD71-ve and 33% of the p75NTR-veCD71+ve cells expressed both integrins, but just one week after culture, only 1.74% of the p75NTR+veCD71-ve cells still expressed p75NTR and only 0.32% still expressed CD71. Similar results were obtained when co-culturing p75NTR+ve and p75NTR-ve populations before analysis. Our results suggest that phenotype changes may be part of an intrinsic cellular mechanism to conserve levels of protein expression as they may found in the human body. In addition, in vitro culture may not offer ideal conditions for epithelial stem cell maintenance due to phenotype changes under standard culture conditions.

Isolamento, caracterização e análise da resposta à injúria de células tronco epiteliais da mucosa bucal humana / Isolation, characterization and response to damage of humam epithelial stem cells from human oral mucosa

Avanços na identificação e caracterização de diferentes populações de células tronco tem melhorado as perspectivas do seu uso clínico. A maioria dos estudos obtêm as células-tronco com base na expressão de marcadores de superfície celular e testa as suas propriedades por meio de ensaios funcionais in vitro e in vivo. Na presente pesquisa foram isoladas diferentes populações de células epiteliais com base na expressão de dois marcadores de células-tronco epiteliais descritos pela literatura, o receptor de neurotrofina p75 (p75NTR) e o receptor de transferrina 1 (CD71). Uma vez isso feito, foi avaliado a co-expressão de outros marcadores de células-tronco epiteliais, como as integrinas 6 e 1, e realizado ensaios de eficiência de formação de colônias, potencial de crescimento celular, capacidade de reconstrução epitelial in vitro, análise da resposta ao trauma e avaliação da capacidade de auto renovação. Os resultados mostram que as células p75NTR+ tem um desempenho funcional melhor do que as p75NTR- na maioria dos ensaios funcionais realizados, exceto pela capacidade de responder ao trauma e de se autorenovar. Ademais, comprovou-se que células p75NTR+ expressam em maior proporção as integrinas 6 e 1 e que o isolamento de células por dupla marcação (p75NTR+CD71-) possibilita a obtenção de uma população de células epiteliais ainda mais enriquecida com estes marcadores. No entanto, foi observado também que independentemente da população celular estudada e do tempo em cultivo, as populações de células epiteliais alteraram drasticamente o seu fenótipo quando de tal forma que as populações celulares inicialmente positivas se tornaram majoritariamente negativas e que as populações celulares inicialmente negativas passaram a ter células positivas em seu meio.

Recent advances in cell sorting and characterization technics of stem cells have provided new insights and perspectives for clinical applications of this particular cell population. Most of the studies isolat stem cells based on the expression of cell surface markers and evaluate their stem cells-like proprieties by performing in vitro and in vivo assays. Here we isolated different populations of keratinocytes based on the expression of the epithelial stem cell markers neurotrophin receptor p75 (p75NTR) and transferrin receptor 1 (CD71). The co-expression of other epithelial stem markers such as integrins 6 and 1 was also assessed and in vitro functional assays such as colony-forming efficiency; long-term growth potential, in vitro epithelial reconstruction-capacity and response to damage and self-renew capacity. Our results showed that p75NTR+ve cells have better functional proprieties in most of the assays however they did not respond to damage nether presented self-renew capacity. Additionally, p75NTR-ve cells express higher percentage of other epithelial stem cell markers such as integrins 6 and 1 when compared to p75NTR-ve cells and the double staining (p75NTR+veCD71-ve) contributes to isolate a more enriched cell population based on the expression of the integrins. Nevertheless, independently of the cell population or of the amount of time in culture, cells have changed dramatically their phenotype in a way that the cell population initially p75NTR+ve lost the expression of the p75NTR and the negative population have gained it.

Terceira dentição: uma visão geral do seu desenvolvimento / Third dentition: an overview of its development

A odontologia moderna, mesmo usando as suas técnicas mais primorosas, na prática, ainda recupera a perda dental com implantes metálicos recobertos por coroas protéticas. Esses métodos, apesar de efetivos, estão longe de repor qualita e quantitativamente todas as estruturas biológicas perdidas. Nesse ínterim, há um empenho coletivo dos cientistas em criar técnicas de desenvolvimento dental que possibilitem a confecção de um dente natural - um biodente - fazendo uso de diferentes populações celulares e técnicas de engenharia de tecidos. Essas pesquisas, apesar de recentes, avançam e prometem revolucionar o futuro da odontologia, uma vez que trazem consigo a perspectiva do desenvolvimento da terceira-dentição em humanos. Apesar de ainda não haverem ensaios clínicos in vivo, já existem trabalhos primorosos revelando diferentes maneiras de se criar um elemento dental por completo em laboratório e de aplicá-lo em modelos animais. Atualmente, usam-se quatro principais técnicas para o desenvolvimento dos biodentes e são justamente sobre elas, suas vantagens, desvantagens e perspectivas de aplicabilidade clínica futura que esse artigo se compromete a fazer uma revisão da literatura.

Even using the best techniches available, modern dentistry still replaces lost with metal implants covered with prosthetic crowns. Although these methods are effective, they are far from reproducing, qualitatively and quantitatively, all the biological structures that were lost. Meanwhile, there is a collective effort of scientists to create techniques that allow a natural tooth (Bio-tooth) to be created, using different cell populations and tissue engineering techniques. Although these researches are recent, they are advancing and promise to revolutionize the future of dentistry, since they offer the possibility of developing the third dentition in humans. In vivo clinical assays are still inexistent but there are that show different ways of making a complete dental element in a laboratory in animal models. Currently, there are four major techniques available to make bio-tooth and this paper makes a literature review to expose them, their advantages, disadvantages and perspective of future applicability in the clinical setting.