مقایسه تنوع بیان ژن در بین انواع سلول های بنیادی

به گزارش واحد ژنتیک پایگاه اطلاع رسانی علوم آزمایشگاهی ایران، عوامل متعددی، از جمله منشاء بافت و شرایط کشت، بر بیان ژن سلول های بنیادی تمایز نیافته تأثیر می گذارند. با این حال، درک هویت اصلی در سلول های بنیادی مختلف علیرغم اهمیت آن در زیست شناسی سلول های بنیادی، به خوبی دنبال نشده است. در نتیجه تحقیقات انجام شده، یک ماژول ژن مشخصه، غنی شده با هیستون ها، بیان بالاتری را در انواع مختلف سلول های بنیادی نشان می دهد که توسط شرایط کشت خاص نشان داده شده اند. این تمایل در داده های RNA-seq سلول های بنیادی موش نیز مشاهده شد. یافته های اخیر به دستیابی به بینش کلی در مورد کیفیت سلول های بنیادی، مانند تعادل پتانسیل های تمایز که سلول های بنیادی تمایز نیافته دارند، کمک می کند.

مبانی سلول های بنیادی

سلول های بنیادی منابع مهمی برای درمان ترمیمی و کشف دارو هستند. دو دسته عمده از سلول های بنیادی وجود دارد: سلول های بنیادی پرتوان که توانایی تمایز به هر سه لایه زاینده را دارند و سلول های بنیادی سوماتیک که می توانند به دودمان های متعدد در منشاء بافتی خود تمایز یابند. اولی شامل سلول های بنیادی جنینی (ESCs) و سلول های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs) است در حالی که دومی شامل سلول های بنیادی مزانشیمی (MSCs) و سلول های بنیادی خونساز (HSCs) است.

فنوتیپ ها و پتانسیل تمایز سلول های بنیادی کشت شده در شرایط آزمایشگاهی توسط پروفایل های بیان ژن آنها تعیین می شود. عوامل متعددی، از جمله منشاء بافت (بیولوژیکی) و شرایط کشت (فنی)، بر پروفایل بیان ژن آنها تأثیر می گذارد، که گاهی اوقات منجر به تغییر حالت یا هویت آنها می شود.

بسیاری از مطالعات قبلی تأثیر فاکتورها را بر روی انواع سلول های بنیادی پرتوان و سوماتیک گزارش کرده اند که در آنها یافته هایی در مورد پتانسیل افتراقی آنها در دودمان بافتی نشان داده شده است. در سلول های بنیادی پرتوان، iPSC های مشتق شده از سلول های اندوتلیال ورید بند ناف پتانسیل تمایز بالاتری نسبت به دودمان اندوتلیال یا خون ساز در مقایسه با سلول های مشتق شده از فیبروبلاست پوستی نشان دادند. در iPSCهایی که در شرایط نسبتاً کوتاه تر (9-5 پاساژ) کشت می شوند، گزارش شده است که درجه پاساژها می تواند هم بر حافظه اپی ژنتیکی iPSCها و هم بر شباهت بین ESCها و iPSCها تأثیر بگذارد. در سلول های بنیادی سوماتیک، الگوهای بیان ژن مشخصی در بین سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از بافت پری ناتال یا سلول های بنیادی سلول های بنیادی مشتق از بافت خونساز مشاهده شده است. تأثیر قابل توجهی از پاساژها بر MSCها نیز گزارش شده است. سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از مغز استخوان (بیش از 3 پاساژ) ترشح سیتوکین را افزایش دادند و سلول های بنیادی مزانشیمی مشتق از چربی که در پاساژهای مختلف (3، 6، 9 و 12 پاساژ) کشت شدند، الگوهای بیان متفاوتی از پروتئین های ترشح شده را نشان دادند.

نتیجه مطالعات انجام شده

در تجزیه و تحلیل نهایی، تأثیر منشاء بافت بر روی بیان ژن مربوط به منشاء بافتی در iPSCها نسبت به سایر انواع سلول های بنیادی قوی تر است. این مشاهدات نشان داد که منشاء بافت یکی از عوامل اصلی است که بسیاری از DEGها را در بین MSCهای تمایز نیافته ایجاد می کند، با این حال، تأثیر آن در MSCها به اندازه تأثیرات در سایر سلول های بنیادی نیست.

در مجموع، تأثیر عوامل بیولوژیکی و فنی را در میان انواع سلول های بنیادی انسانی تمایز نیافته رتبه بندی شده است. عامل اصلی در هر نوع سلول بنیادی مشخص شده و قدرت نسبی تأثیرات آن نیز شناسایی شده است، مانند منشاء بافتی در iPSCها و شرایط کشت در ESCs و HSCs. سلول های بنیادی مزانشیمی قدرت کمتری در منشأ بافتی خود نسبت به سایر انواع سلول های بنیادی نشان دادند، در حالی که آنها به طور معنی داری با شرایط کشت در چندین فاکتور همبستگی داشتند. علاوه بر این، تأثیر ترکیب محیط کشت بر روی هیستون ها ممکن است به شدت در هویت سلول های بنیادی نقش داشته باشد. این نتایج بینش جدیدی را در مورد ویژگی های سلول های بنیادی نشان می دهد که می تواند به محققان تجربی اجازه دهد تا بینش بیشتری در مورد هویت سلول های بنیادی داشته باشند.