بررسی میزان بیان ژن Cbfa1 طی تمایز استئوژنیک سلول‌های بنیادی مشتق از بافت چربی

دارائی, عبدالرضا; غفاری‌زاده, علی اصغر; هاشمی‌بنی, بتول; صالحی, رسول; صالحی, محمد; بهرام‌ بیگی, وحید

بررسی میزان بیان ژن Cbfa1 طی تمایز استئوژنیک سلول‌های بنیادی مشتق از بافت چربی

نوع مقاله : مقاله های پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکتری، گروه ژنتیک پزشکی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

² عضو هیأت علمی، جهاد دانشگاهی استان مرکزی، اراک، ایران

³ استادیار، گروه آناتومی و بیولوژی ملکولی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

⁴ دانشیار، گروه آناتومی و بیولوژی ملکولی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

⁵ دانشجوی دکتری، گروه آمار زیستی، دانشکده‌ی پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شیراز، شیراز، ایران

⁶ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه آناتومی و بیولوژی ملکولی، دانشکده‌ی پزشکی و کمیته‌ی تحقیقات دانشجویی، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه: بافت استخوان توانایی رشد و ترمیم را دارا می‌باشد، اما این توانایی با افزایش وسعت صدمات استخوان محدود می‌شود. تاکنون، روش‌های جایگزینی موجود هر یک دارای معایبی بوده است. به تازگی، سلول‌های بنیادی مزانشیمی به خاطر کاربرد در مهندسی بافت استخوان از اهمیت بالایی برخوردار شده‌اند. این سلول‌ها توانایی تمایز به استئوبلاست سلول‌های اصلی استخوان را دارا می‌باشند. ژن Cbfa1 (Core binding factor alpha 1) یکی از اصلی‌ترین ژن‌های دخیل در استخوان‌زایی است. در این مطالعه، به بررسی روند بیان ژن Cbfa1 طی دوره‌ی تمایزی استئوژنیک پرداختیم تا اثر تغییرات آن را روی تمایز این سلول‌ها تعیین کنیم.روش‌ها: پس از نمونه گیری و جداسازی سلول‌های بنیادی مزانشیمی از بافت چربی، کشت این سلول‌ها انجام شد. پس از پاساژ سوم، تمایز استئوژنیک این سلول‌ها به انجام رسید و سلول‌ها به مدت 7، 14، 21 و 28 روز در محیط تمایزی کشت داده شدند. تصدیق تمایز با استفاده از رنگ آمیزی von Kossa صورت پذیرفت. پس از به دست آوردن سلول‌ها، تخلیص RNA تام سلولی و ساخت cDNA، با استفاده از روش Real-time PCR، میزان بیان ژن Cbfa1 در استئوبلاست‌های حاصل از تمایز استئوژنیک مشخص گردید.یافته‌ها: افزایش قابل توجهی در بیان ژن Cbfa1 در طی دوره‌ی تمایزی از روز 7 تا روز 28 در استئوبلاست‌های تمایز یافته از سلول‌های بنیادی مزانشیمی دیده شد.نتیجه‌گیری: به نظر می‌رسد، با بیشتر قرار گرفتن سلول‌های بنیادی مزانشیمی در محیط استئوژنیک، این سلول‌ها شباهت بیشتری به سلول‌های استئوبلاست طبیعی از نظر بیان ژن Cbfa1 پیدا خواهند کرد؛ هر چند، این میزان بیان کمتر از بیان ژن Cbfa1 در استئوبلاست‌های طبیعی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Transcriptomic Evaluation of Cbfa1 Gene during Osteogenic Differentiation of Adipose Derived Mesenchymal Stem Cells

نویسندگان [English]

Abdolreza Daraei ¹
Ali Asghar Ghafarizadeh ²
Batoul Hashemibeni ³
Rasoul Salehi ⁴
Mohammad Salehi ⁵
Vahid Bahrambeigi ⁶

¹ PhD Student, Department of Medical Genetics, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

² Faculty Member, Iranian Academic Center for Education Culture and Research, Markazi Branch, Arak, Iran

³ Assistant Professor, Department of Anatomy and Molecular Biology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

⁴ Associate Professor, Department of Anatomy and Molecular Biology, School of Medicine, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

⁵ PhD Student, Department of Biostatistics, School of Medicine, Shiraz University of Medical Sciences, Shiraz, Iran

⁶ MSC Student, Department of Anatomy and Molecular Biology, School of Medicine AND Student Research Committee, Isfahan University of Medical Sciences, Isfahan, Iran

چکیده [English]

Background: Bone is a tissue with high repair capacity; but, this ability dramatically is limited during irrecoverable bone and skeletal defects. Stem cell therapy is a promising approach for construction of bone tissue. Mesenchymal stem cells (MSCs) have been introduced as basic tools for bone tissue generation in tissue engineering. Core binding factor alpha 1 (Cbfa1) is one of the main genes involved in osteogenesis. Since relative expression of Cbfa1 in differentiated osteoblasts from adipose derived stem cells is unknown, this study aimed to evaluate the gene expression pattern of Cbfa1 in adipose derived differentiated osteoblasts in 4 different time intervals.Methods: Real-time PCR was used for studying the gene expression of Cbfa1 in human normal osteoblasts and adipose derived osteogenic osteoblasts at the days 7, 14, 21 and 28.Findings: There was a progressive increase in Cbfa1 expression over the differentiation period of adipose derived mesenchymal stem cells (ADSCs) from day 7 to day 28. Differentiated osteoblasts expressed Cbfa1 lower than native osteoblasts (P < 0.05).Conclusion: ADSCs are an attractive source for engineering a new bone tissue. According to our results, adipose derived differentiated osteoblasts express candidate gene at least on day 7 of culture. Our study indicates that longer treatment of ADSCs in osteogenic medium confer better osteoblastic properties to these cells.

کلیدواژه‌ها [English]

Adipose derived mesenchymal stem cell
Core binding factor alpha 1 (Cbfa1)
Osteoblast

مراجع

Dallari D, Fini M, Stagni C, Torricelli P, Nicoli AN, Giavaresi G, et al. In vivo study on the healing of bone defects treated with bone marrow stromal cells, platelet-rich plasma, and freeze-dried bone allografts, alone and in combination. J Orthop Res 2006; 24(5): 877-88.
Kim WS, Vacanti CA, Upton J, Vacanti JP. Bone defect repair with tissue-engineered cartilage. Plast Reconstr Surg 1994; 94(5): 580-4.
Rodan GA. Introduction to bone biology. Bone 1992; 13(Suppl 1): S3-S6.
Alsberg E, Anderson KW, Albeiruti A, Franceschi RT, Mooney DJ. Cell-interactive alginate hydrogels for bone tissue engineering. J Dent Res 2001; 80(11): 2025-9.
de Boer HH. The history of bone grafts. Clin Orthop Relat Res 1988; (226): 292-8.
Gazdag AR, Lane JM, Glaser D, Forster RA. alternatives to autogenous bone graft: efficacy and indications. J Am Acad Orthop Surg 1995; 3(1): 1-8.
Green SA, Jackson JM, Wall DM, Marinow H, Ishkanian J. Management of segmental defects by the Ilizarov intercalary bone transport method. Clin Orthop Relat Res 1992; (280): 136-42.
Ikada Y. Challenges in tissue engineering. J R Soc Interface 2006; 3(10): 589-601.
Kaigler D, Mooney D. Tissue engineering's impact on dentistry. J Dent Educ 2001; 65(5): 456-62.
Langer R, Vacanti JP. Tissue engineering. Science 1993; 260(5110): 920-6.
Bruder SP, Fink DJ, Caplan AI. Mesenchymal stem cells in bone development, bone repair, and skeletal regeneration therapy. J Cell Biochem 1994; 56(3): 283-94.
Aubin JE. Bone stem cells. J Cell Biochem Suppl 1998; 30-31: 73-82.
Shui C, Spelsberg TC, Riggs BL, Khosla S. Changes in Runx2/Cbfa1 expression and activity during osteoblastic differentiation of human bone marrow stromal cells. J Bone Miner Res 2003; 18(2): 213-21.
Zuk PA, Zhu M, Ashjian P, De Ugarte DA, Huang JI, Mizuno H, et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell 2002; 13(12): 4279-95.
Kirkham GR, Cartmell SH. Genes and proteins involved in the regulation of osteogenesis. In: Ashammakhi N, Ferretti P, editors. Topics in tissue engineering. 1st. Oulu, Finland: University of Oulu; 2003.
Ducy P, Zhang R, Geoffroy V, Ridall AL, Karsenty G. Osf2/Cbfa1: a transcriptional activator of osteoblast differentiation. Cell 1997; 89(5): 747-54.
Araki S, Mezawa M, Sasaki Y, Yang L, Li Z, Takai H, et al. Parathyroid hormone regulation of the human bone sialoprotein gene transcription is mediated through two cAMP response elements. J Cell Biochem 2009; 106(4): 618-25.
Sila-Asna M, Bunyaratvej A, Maeda S, Kitaguchi H, Bunyaratavej N. Osteoblast differentiation and bone formation gene expression in strontium-inducing bone marrow mesenchymal stem cell. Kobe J Med Sci 2007; 53(1-2): 25-35.
Banerjee C, Javed A, Choi JY, Green J, Rosen V, van Wijnen AJ, et al. Differential regulation of the two principal Runx2/Cbfa1 n-terminal isoforms in response to bone morphogenetic protein-2 during development of the osteoblast phenotype. Endocrinology 2001; 142(9): 4026-39.