Proliferation and differentiation of mouse spermatogonial stem cells on a three-dimensional surface composed of PCL/gel nanofibers / Proliferación y diferenciación de células madre espermatogónicas de ratón en una superficie tridimensional compuesta de nanofibras PCL / gel

ABSTRACT

Spermatogonial stem cells (SSCs) have self-renewal and differentiation capacity essential for sperm production throughout the male reproductive life. The electrospun polycaprolactone/gelatin (PCL/Gel) nanofibrous scaffold mimics important features of the extracellular matrix (ECM), which can provide a promising technique for the proliferation and differentiation of SSCs in vitro. The goal of the present study was to investigate the effects of PCL/Gel nanofibrous scaffold on the propagation and differentiation of neonate mouse SSCs (mSSCs). mSSCs were enzymatically isolated, and the cells were purified by differential plating method and seeded on scaffold. After 2 weeks, viability, colony number and diameter, and expression of specific spermatogonial cell genes were investigated. After mSSCs propagation, the cells were cultivated in a differentiation medium on the scaffold for another 2 weeks, and differentiating cells were analyzed by real-time PCR. The number of mSSC colony (P<0.01) and expression levels of specific spermatogonial genes Plzf and Inga6 (P<0.01) and also differentiation genes c-Kit, Tp1 and Ptm1 (P<0.05) were higher in scaffold group compared with control during the culture period. We conclude that mSSCs can be expanded and can differentiate toward spermatid cells on PCL/Gel nanofibrous scaffold with improved developmental parameters.

RESUMEN

Las células madre espermatogónicas (CME) tienen capacidad de auto renovación y diferenciación esenciales para la producción de esperma a lo largo de la vida reproductiva masculina. El «scaffold¼ nanofibroso de policaprolactona / gelatina (PCL / Gel) electrohilado imita características importantes de la matriz extracelular (MEC), que puede proporcionar una técnica prometedora para la proliferación y diferenciación de CME in vitro. El objetivo del presente estudio fue investigar los efectos del «scaffold¼ nanofibroso PCL / Gel en la propagación y diferenciación de CME de ratones neonatos (mSSC). Los mSSC se aislaron enzimáticamente y las células se purificaron mediante un método de siembra diferencial y se sembraron en un «scaffold¼. Después de 2 semanas, se investigaron la viabilidad, el número y el diámetro de las colonias y la expresión de genes específicos de células espermatogónicas. Después de la propagación de mSSC, las células se cultivaron en un medio de diferenciación en el «scaffold¼ durante otras 2 semanas, y las células se analizaron mediante PCR en tiempo real. El número de colonias mSSC (P <0,01) y los niveles de expresión de los genes espermatogónicos específicos Plzf e Inga6 (P <0,01) y también los genes de diferenciación c-Kit, Tp1 y Ptm1 (P <0,05) fueron mayores en el grupo de «scaffold¼ en comparación con el control durante el período de cultivo. Concluimos que los mSSC pueden expandirse y diferenciarse en células espermátidas en un «scaffold¼ de nanofibras PCL / Gel con parámetros de desarrollo mejorados.