Avaliação da indiferenciação celular e indução de neurodiferenciação em co-cultivo de fibroblastos NIH 3T3 com células mononucleares do sangue de cordão umbilical

Abstract

Cellular therapy represent a new frontier for the treatment of several diseases, including diseases related to central nervous system. Human umbilical cord blood is an attractive source of stem cells; however, it has a heterogeneous population with a small amount of mesenchymal stem cells. Currently, cell reprogramming induced by different methodologies can confer pluripotency to differentiated adult cells. The objective of the study was to evaluate the reprogramming potential of fibroblasts and neural differentiation after co-culture with umbilical cord blood mononuclear cells. This study was approved by the Ethics Committee of PUCRS (CEP 11/05504). Cells were obtained from four human umbilical cord blood. Cell suspensions were fractionated at gradient of density 1077. The mononuclear cells of each sample were cultured for 7 days and later, the culture was infected with 105 cells of mouse fibroblast cell line NIH 3T3 and co-cultured for 6 days. To evaluate the pluripotency it was performed RNA extraction and later, amplification using primers specific for pluripotency genes. The differentiation was also confirmed by the adipogenic and osteogenic differentiation. Neural differentiation of the reprogrammed cells was obtained by the method described by Song et. al (2008) and evaluated by immunofluorescence. Population growth was quantified by hemocytometer. All co-cultured cells showed adipogenic and osteogenic differentiation capacity. After co-cultivation cells began transcribing the pluripotency gene KLF4. Statistically significant differences in the parameters area, diameter, optical density and fractal dimension were observed by confocal microscopy in reprogrammed and neural differentiated cells. The population of reprogrammed cells doubled every three days until the addition of the last medium of neural differentiation, when cultures became quiescent until the end of the neural differentiation. The contact in form of co-cultivation of fibroblasts with umbilical cord blood mononuclear fraction for six days promoted the reprogramming of these cells to a indifferentiation stage, allowing the induction of neural differentiation later.

As terapias celulares representam uma nova fronteira para o tratamento de diversas doenças, inclusive patologias relacionadas ao sistema nervoso central. O sangue de cordão umbilical humano é uma atrativa fonte de células-tronco, porém, apresenta uma população heterogênea com pouca quantidade de células-tronco mesenquimais. Atualmente, a reprogramação celular induzida através de metodologias distintas, pode conferir pluripotência às células adultas diferenciadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de reprogramação de fibroblastos e a diferenciação neural após co-cultivo com fração mononuclear de sangue de cordão umbilical. Foram obtidas células da fração mononuclear de quatro cordões umbilicais humanos de pacientes atendidas no Centro Obstétrico do Hospital São Lucas da PUCRS. As suspensões celulares foram fracionadas em gradiente de densidade 1077. A fração mononuclear de cada amostra foi cultivada por sete dias e após, contaminada com 105 células da linhagem de fibroblasto de camundongos NIH 3T3 e co-cultivadas por 6 dias. Para avaliação da pluripotência, foi realizada extração de RNA e posterior amplificação utilizando oligonulceotídeos específicos para os genes de pluripotência Oct3/4, Sox2 e KLF4. O fenótipo mesenquimal foi confirmado pela diferenciação adipogênica e osteogênica. A neurodiferenciação das células reprogramadas seguiu o método descrito por Song et. al (2008) e foi avaliada por imunofluorescência. O crescimento populacional foi quantificado em hemocitômetro. Todas as células co-cultivadas mostraram capacidade de diferenciação adipogênica e osteogênica. Após o co-cultivo, as células passaram a transcrever o gene de pluripotência KLF4. Diferenças estatisticamente significativas nos parâmetros área, diâmetro, densidade óptica e dimensão fractal foram observadas por microscopia confocal nas células reprogramadas e neurodiferenciadas. A população de células reprogramadas duplicou a cada três dias até o momento da adição do ultimo meio de neurodiferenciação, quando as culturas tornaram-se quiescentes até o final do período de neurodifereciação. O contato em forma de co-cultivo dos fibroblastos com a fração mononuclear de cordão umbilical por seis dias promoveu a reprogramação dessas células a um estágio com certa plasticidade, permitindo a indução posterior de neurodiferenciação.