Comparative Analyses of Immunosuppressive Characteristics of Bone-Marrow, Wharton’s Jelly, and Adipose Tissue-Derived Human Mesenchymal Stem CellsErdal Karaöz1, Pınar Çetinalp Demircan3, Gülay Erman2, Eda Güngörürler1, Ayla Eker Sarıboyacı41Liv Hospital, Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research and Manufacturing, İstanbul, Turkey; İstinye University Faculty of Medicine, Department of Histology and Embryology, İstanbul, Turkey
2Liv Hospital, Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research and Manufacturing, İstanbul, Turkey
3Onkim Stem Cell Technologies Inc., Istanbul, Turkey
4Eskişehir Osmangazi University Vocational Faculty of Health Services, Cellular Therapy and Stem Cell Production, Eskişehir, Turkey
Objective: Mesenchymal stem cells (MSCs), which possess immunosuppressive characteristics on induced T-cells, were shown to be applicable in prevention and treatment of graft-versus-host disease. However, knowledge of effective cell sources is still limited. In this study, MSCs from different human tissues, i.e. bone marrow (BM), Wharton’s jelly (WJ), and adipose tissue, were isolated, and the immune suppression of stimulated T cells was analyzed comparatively.
Materials and Methods: MSCs were co-cultured with phytohemagglutinin-induced T-cells with co-culture techniques with and without cell-to-cell contact. After co-culture for 24 and 96 h, the proliferation rate of T cells was estimated by carboxyfluorescein succinimidyl ester and apoptosis by annexin V/PI methods. Both T cells and MSCs were analyzed with respect to gene expressions by real-time polymerase chain reaction and their specific protein levels by ELISA.
Results: The results showed that all three MSC lines significantly suppressed T-cell proliferation; BM-MSCs were most effective. Similarly, T-cell apoptosis was induced most strongly by BM-MSCs in indirect culture. In T cells, the genes in NFkB and tumor necrosis factor pathways were silenced and the caspase pathway was induced after co-culture. These results were confirmed with the measurement of protein levels, like transforming growth factor β1, IL-6, interferon-γ, interleukin (IL)-2, and tumor necrosis factor-α. Additionally, IL-17A was detected in high levels in WJ-MSC co-cultures. We showed that IL-17A-producing Tregs are the key mediators in the treatment of graft-versus-host disease.
Conclusion: BM-MSCs, which have been used in clinical applications for a while, showed the greatest immunosuppressive effect compared to other MSCs. However, a promising cell source could also be WJ, which is also effective in suppression with fewer ethical concerns. We described the molecular mechanism of WJ-MSCs in allogenic transplants for the first time.
Keywords: Immunoregulatory effect, Co-culture, Mesenchymal stem cells, T cells
Kemik İliği, Wharton Jölesi ve İnsan Yağ Doku-Kaynaklı Mezenkimal Kök Hücrelerin İmmünsüpresif Özelliklerinin Karşılaştırmalı Olarak İncelenmesiErdal Karaöz1, Pınar Çetinalp Demircan3, Gülay Erman2, Eda Güngörürler1, Ayla Eker Sarıboyacı41Liv Hospital, Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research and Manufacturing, İstanbul, Turkey; İstinye University Faculty of Medicine, Department of Histology and Embryology, İstanbul, Turkey
2Liv Hospital, Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research and Manufacturing, İstanbul, Turkey
3Onkim Stem Cell Technologies Inc., Istanbul, Turkey
4Eskişehir Osmangazi University Vocational Faculty of Health Services, Cellular Therapy and Stem Cell Production, Eskişehir, Turkey
Amaç: Mezenkimal kök hücreler (MKH), uyarılmış T hücreler üzerinde sahip oldukları bağışıklık baskılayıcı özellikleri nedeniyle günümüzde graft versus host hastalığının önlenmesi veya tedavisi amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. Kemik iliği kaynaklı MKH’lerin yanında, farklı insan kaynaklı dokulardan elde edilen MKH’lerin de benzer özelliklere sahip olduğunu bildiren raporlar yayımlanmaya başlamıştır. Bu araştırmada, günümüzde yenileyici tıp amaçlı en çok çalışılan kaynaklar olan kemik iliği (Kİ), göbek bağı (GB) ve adipoz doku kaynaklı MKH’lerin, insan uyarılmış T hücreleri üzerine olası bağışık baskılayıcı (immünsüpressif) özelliklerini karşılaştırılmalı olarak incelenmesi amaçlandı.
Gereç ve Yöntem: Uygun yöntemler kullanılarak izole edilen insan Kİ, adipoz doku- ve GB- tohemagglutinin ile uyarılmış T hücreler hücre-hücre etkileşimi veya parakrin etkiyi gözlemlenebilecek ko-kültürler tasarlandı. Yirmi dört ve 96 saatlik ko-kültürlerin ardından, T hücre çoğalımının tespiti için karboksiflüoresein süksinimidil ester ve apoptoza yönelimi tespit için ise anneksin V/PI yöntemleri kullanıldı. Hem T hücreler hem de MKH’ler gen anlatım düzeylerini değerlendirebilmek için real-time polimeraz zincir reaksiyonu ve belirli protein seviyelerin tespiti için de ELİSA yöntemleriyle analiz edildiler.
Bulgular: Bulgularımız, üç farklı kaynaktan elde ettiğimiz insan MKH’lerin içinde uyarılmış T-hücreler üzerinde hem doğrudan temas yoluyla hem de parakrin etki mekanizmalarıyla hücre çoğalımını baskılamada ve apoptoza yönlendirmede en etkili Kİ-MKH’ler olduğunu göstermiştir. Bu bulgular, transforme edici büyüme faktörü (TGF)-β, interlökin (IL)-6, interferon (IF)-γ, interlökin 2 ve tümör nekroz faktörü (TNF)-α proteinlerinin ölçümüyle de doğrulanmıştır. Bu bulgulara ek olarak GB-MKH ko-kültürlerinde IL- 17A’nın arttığını ve bu sistemde IL-17A üreten Treglerin graft versus host hastalığının tedavide rol aldığını gösterdik.
Sonuç: Klinikte kullanılan Kİ-MKH’lerin en etkin bağışıklık baskılayıcı etki gösterdiğini çeşitli kaynaklardan elde ettiğimiz MKH’ler ile karşılaştırarak gösterdik. Ayrıca, GB-MKH’lerin allojenik kullanımlarda altında yatan moleküler mekanizmasını ilk biz göstermiş olduk. Çalışmalarımız sonucunda kullanımında bir etik kaygı içermeyen umut vaat edici kaynak olarak, GB’yi görüyoruz.
Anahtar Kelimeler: Bağışıklık baskılayıcı etki, Ko-kültür, Mezenkimal kök hücre, T hücre
Erdal Karaöz, Pınar Çetinalp Demircan, Gülay Erman, Eda Güngörürler, Ayla Eker Sarıboyacı. Comparative Analyses of Immunosuppressive Characteristics of Bone-Marrow, Wharton’s Jelly, and Adipose Tissue-Derived Human Mesenchymal Stem Cells. Turk J Hematol. 2017; 34(3): 213-225
Corresponding Author: Erdal Karaöz, Türkiye |
|