Zeitschrift für Stammzellforschung und -therapie

Abstrakt

Genomische Instabilität während der frühen Differenzierung embryonaler Stammzellen

Clara I. Esteban-Pérez, Harold H. Moreno-Ortiz, Nancy A. Reichert und Dwayne A. Wise

Ziel: Das Verständnis, wie genomische Instabilität an der Regulierung und Etablierung der Zelllinienfestlegung während der Differenzierung embryonaler Stammzellen beteiligt sein könnte, würde entscheidende Erkenntnisse zur Stammzellbiologie liefern. Ziel dieser Studie war die Bestimmung neuer molekularer Biomarker in der Nähe embryonaler Entwicklungsgene, die für embryonale Stammzellsignale verantwortlich sind , die in vitro frühe Zellschicksalsentscheidungen steuern.

Methoden: Analyse der genomischen Instabilität in 63 einzelnen Tandem-Repeats-Markern aus Embryoidenkörpern nach 7, 14 und 30 Tagen Kulturproben aus embryonalen Stammzelllinien H1 und H7. Mutationshäufigkeiten wurden mit der SP-PCR-Software des MD Anderson Cancer Center bestimmt. Unterschiede in den Mutationshäufigkeiten wurden mit einem zweiseitigen t-Test mit ap ≤ 0,05 berechnet.

Ergebnisse: Wir haben festgestellt, dass die Mittelwerte der Instabilitätshäufigkeiten in Embryoiden Körpern aus zwei verschiedenen embryonalen Stammzelllinien im Laufe der Zeit signifikante Unterschiede zwischen ihnen aufwiesen. Verschiedene Marker, die während der spontanen Differenzierung instabil wurden, zeigten höhere Instabilitätshäufigkeiten: ein Marker, der mit Pluripotenz in Zusammenhang steht, neun Marker mit Differenzierung und acht Marker mit Prägung. Genomische Instabilität beeinflusst den Verlust der Pluripotenz und den Zugewinn an Zelllinienspezialisierung. Interessanterweise variierte das Differenzierungspotenzial der Embryoiden Körper aus den beiden Stammzelllinien. Embryoide Körper aus H1 neigten zur Differenzierung des Neuroektoderms im Vergleich zu denen aus H7, die eine funktionelle Differenzierung ins Mesoderm (kontraktiler Herzmuskel) zeigten.

Schlussfolgerung: Wir vermuten, dass genomische Instabilität in repetitiven Regionen ein Signal für die Entscheidung über das Zellschicksal während der Differenzierung zwischen embryonalen Stammzelllinien sein könnte. Unsere Ergebnisse weisen auf eine Korrelation der Instabilität in bestimmten Markern hin, die sich in der Nähe von Entwicklungsgenen und epigenetischen Modulatoren in Embryoidenkörpern befinden, die in vitro eine spontane Differenzierung durchliefen. Die Bedeutung der Aufklärung möglicher molekularer Mechanismen der genomischen Instabilität und der Validierung neuer Biomarker könnte möglicherweise die Verwendung embryonaler Stammzellen als sichere Quelle für klinische Anwendungen unterstützen.