Estudos moleculares de células tronco mesenquimais cultivadas in vitro

RESUMO

Células Tronco Mesenquimais (CTM) podem ser expandidas ex vivo e são capazes de se diferenciar em diversas linhagens, incluindo condrócitos, osteoblastos e adipócitos. Elas secretam uma série de citocinas e moléculas regulatórias implicadas em diferentes aspectos da hematopoese, e parecem modular o sistema imune. Devido a essas características, as CTM representam promissoras ferramentas para a terapia celular, sobretudo aquelas associadas ao transplante de medula óssea. O objetivo deste trabalho foi melhorar a caracterização molecular de culturas de CTM, através da utilização de ferramentas genômicas e proteômicas. O perfil de expressão proteica de culturas de CTM foi analisado através de ensaios de eletroforese bidimensional e espectrometria de massas in tandem. Na janela de análise utilizada (pH 4-7, PM 10-220 KDa), foram identificadas 84 proteínas distintas em culturas de CTM. Nossas análises mostraram um padrão proteômico muito similar entre culturas de CTM derivadas de diferentes doadores já na primeira passagem, sugerindo que as células apresentam o mesmo padrão de expressão protéica. Além disso, culturas derivadas de diferentes doadores são igualmente capazes de inibir a proliferação linfocitária in vitro. A análise comparativa dos padrões genômicos e proteômicos de CTM submetidas a diferentes passagens em cultura, mostrou que o procedimento de cultivo in vitro de células estromais é capaz de uniformizar a população em cultura, pelo menos no que diz respeito a seu perfil molecular. Apesar de manterem o potencial imunomodulatório in vitro, as células adquiriram, depois da passagem 5, alterações no seu cariótipo, indicando que elas apresentam instabilidade genética em cultura. Análises proteômicas de CTM submetidas à diferenciação adipogênica e osteogênica sugerem ainda que a diferenciação in vitro das CTM altera de forma importante o perfil molecular das culturas, afetando a expressão de diversas proteínas, como as envolvidas na estrutura do esqueleto de actina das células.

ABSTRACT

Mesenchymal Stem Cells (MSC) can be expanded ex vivo and are able to differentiate along multiple lineages, including chondrocytes, osteoblasts and adipocytes. They secrete a number of cytokines and regulatory molecules implicated in different aspects of hematopoiesis, and seem to modulate the immune system. Because of these characteristics, MSC represent a promissing tool for cellular therapies, especially that related to bone marrow transplantation. The aim of this work was to improve the molecular characterization of MSC cultures using genomic and proteomic tools. Protein expression profile was analyzed by bidimensional electrophoresis and in tandem mass spectrometry. In a window of observation (pH 4-7, MW 10-220 KDa), 84 distinct proteins were identified in MSC cultures. Our analyses demonstrated a very similar proteomic profile of MSC cultures of the first passage derived from different donors, suggesting that these cells have the same expression pattern. Additionally, cells derived from different donors were able to equally inhibit lymphocyte proliferation. Comparative analyses of genomic and proteomic pattern of MSC under different culture passages showed that the in vitro cultivation procedure is able to standardize the cells, in terms of their molecular profile. Although MSC maintain their in vitro immunomodulatory potential, after passage 5 they developed karyotypic alterations, indicating genetic instability of cultured cells. Proteomic analyses of MSC submitted to adipogenic and osteogenic differentiation suggest that these processes strongly modify their molecular profile, affecting the expression of various proteins, such as those involved in actin skeleton of cells