Estudio de las características de proliferación, multipotencialidad e inmunológicas de las células madre mesenquimales de especies domésticas
Supervisor(es): Maisonnave, Jacqueline - Llambí, Silvia - Rodellar, Clementina
Resumen:
Las células madre mesenquimales (MSCs) presentan gran interés en veterinaria por su potencial uso en medicina regenerativa. Los caninos, equinos y felinos tienen un rol protagónico en veterinaria como animales de compañía y como atletas. Además, las especies domésticas son valiosos modelos animales para los humanos. Existe la necesidad de profundizar sobre los mecanismos de regeneración tisular e inmunodulación de las MSCs para contribuir a la evolución del uso terapéutico, debido a la menor información sobre estas características en animales domésticos en comparación a las de origen humano. El objetivo general planteado en la presente tesis fue profundizar en las diferentes características de las MSCs en tres especies de animales domésticos: canina, equina y felina. Se plantearon diferentes objetivos específicos según la especie doméstica: a) Canina: aislar y caracterizar a las MSCs, comparar las características de las MSCs provenientes de sitios anatómicos diferentes y evaluar el efecto sitio y pasaje celular sobre su multipotencialidad in vitro; b) Equina: aislar y caracterizar a las MSCs y evaluar el uso del lisado plaquetario (PL) alogénico como suplemento de cultivo sobre la capacidad proliferativa, multipotencialidad y su perfil inmunogénico e inmunomodulador; c) Felina: aislar y caracterizar a las MSCs. Para ello, se extrajeron muestras de tejido adiposo (TA) o de médula ósea (MO) para el aislamiento de MSCs (AD-MSCs y BM-MSCs, respectivamente) a un total de 10 caninos, 11 equinos y 6 felinos, y para conformar el pool de PL equino se extrajo sangre de la vena yugular a un total de 6 equinos adultos. Se realizó la propagación ex vivo, prueba de unidades formadoras de colonia fibroblastoides (CFU-F), prueba de tridiferenciación in vitro de las MSCs en condiciones estándar para las tres especies. Para la inmunofenotipificación de MSCs caninas y equinas se determinaron los marcadores a través de citometría de flujo o su expresión génica por RT-qPCR, respectivamente. En el caso de caninos se evalúo la capacidad ostegénica in vitro comparando diferentes fuentes de MSCs como la proveniente de TA subcutánea (Sc) y visceral (Vs) y también a lo largo de consecutivos pasajes celulares. Por otro lado, se reemplazó el suero fetal bovino (FBS) por el PL alogénico con diferente concentración plaquetaria, basal (BPL) y concentrado (CPL), en el cultivo de MSCs equinas provenientes de TA y MO, se evalúo la cinética de crecimiento in vitro a través de la determinación del tiempo de doblaje (DT) y la prueba de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio (MTT) en diferentes pasajes celulares. La evaluación del perfil génico de inmunogenecidad e inmunomodulación de las MSCs equinas cultivadas con los nuevos suplementos BPL y CPL se evalúo a través de la RT-qPCR. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: a) Caninos: se observó un perfil inmunofenotípico similar para las fuentes Sc y Vs de AD-MSCs. Por otro lado, se observó que los pasajes celulares sucesivos tuvieron un efecto negativo sobre la multipotencialidad in vitro de las ADMSCs de ambas fuentes. Asimimo, se observó que las AD-MSCs Sc presentaron capacidad de tridiferenciación in vitro con mayor longevidad de pasajes celulares y una mayor capacidad de formación de matriz ósea in vitro en comparación a las de origen Vs; b) Equinos: fue posible cultivar AD-MSCs y BM-MSCs con BPL como suplemento de medio. Mostraron una similar cinética de crecimiento en sucesivos pasajes cuando las células eran cultivadas con BPL en comparación al FBS, además de conservar su multipotencialidad in vitro para el caso evaluado con AD-MSCs. Por otro lado, cuando se determinó cinética de proliferación de las BM-MSCs cultivadas con CPL se observó una mayor capacidad proliferativa que BPL. Se describió por primera vez el perfil inmunogénico e inmunomodulador de las BMMSCs cultivadas con CPL y BPL, observado que las células en la condición CPL adquieren un perfil con un leve aumento de los marcadores inmunogénicos e inmunomoduladores; c) Felino: fue posible aislarlas, caracterizarlas y criopreservar AD-MSCs. Evidenciando que presentaron adherencia al plástico, capacidad clonogénica y multipotencialidad in vitro. En conclusión, fue posible el aislamiento, caracterización y criopreservación de MSCs de la especie canina, equina y felina. Para caninos las AD-MSCs de origen Sc presentaron capacidad de tridiferenciación in vitro con mayor longevidad de pasajes celulares y una mayor capacidad de formación de matriz ósea in vitro en comparación a las de origen Vs. Para equinos fue posible cultivar y propagar ex vivo con BPL como suplemento de medio cultivo a AD-MSCs y BM-MSCs. Asimismo, se ha descrito por primera vez el perfil inmunogénico e inmunomodulador de las BM-MSCs equinas y se observó que en la condición CPL adquieren un perfil similar al inducido en un contexto proinflamatorias in vitro a diferencia de aquellas cultivadas con BPL o FBS. Para felinos fue posible aislar, caracterizar y criopreserva a las AD-MSCs. Por último, sería de gran importancia continuar profundizando el conocimiento de las características de las MSCs que aseguren un uso terapéutico seguro y eficaz, en especial su potencial inmunomodulador y de qué manera se pueden optimizar las condiciones in vitro previo al tratamiento.
The increasing interest of mesenchymal stem cells (MSCs) in veterinary science is due to their regenerative properties. Canines, equines and felines have an important role as companion animals and athletes. In addition, domestic animals are good models for humans. In veterinary medicine, there is less knowledge on the regenerative and immunomodulation characteristics of MSCs, than in humans. Therefore, the need of increasing studies on these characteristics, on domestic species, in order to contribute to the evolution of the therapeutic use of MSCs. The objective of this thesis was to increase the study on different characteristics of the MSCs of domestic animals: canines, equines and felines. a) Canines: isolate and characterize MSCs, extracted from different anatomical sites. Evaluate the effect of adipose tissue site extraction and passage number, on in vitro MSCs multipotentiality. b) Equines: isolation, characterization and evaluation of the use of allogenic platelet lysate (PL) as supplement on the expansion, proliferation, multipotentiality, immunogenic and immunomodulation characteristics of MSCs. c) Felines: isolate and characterize of MSCs. Adipose tissue or bone marrow samples were extracted from: 10 canines, 11 equines and 6 felines. A blood sample from six adult horses was taken from the jugular vein for preparing the pooled PL. Ex vivo propagation, determination of colony forming units-fibroblastic (CFU-F) and in vitro MSCs tridifferentiation, were performed in all three species. Immunophenotyping of canine and equine MSCs, for detection of surface markers or their gene expression, was performed, by flow cytometry and RT-qPCR, respectively. In vitro osteogenic capacity of canine MSCs, along passages, were evaluated in subcutaneous (Sc) and visceral (Vs) adipose tissue-derived MSCs (AD-MSCs). In addition, when fetal bovine serum (FBS) was substituted by allogenic equine PL, at different concentrations, basal (BPL) and concentrated (CPL), on equine AD-MSCs and bone marrow derived MSCs (BM-MSCs) cultures, in vitro growth kinetics was evaluated by doubling time (DT) and by the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay, at different cellular passages. The immunogenic and immunomodulatory profile of equine MSCs cultured with the new supplements, BPL and CPL, were RT-qPCR evaluated. Results: a) Canines: similar immunophenotypic profiles were observed for Sc and Vs AD-MSCs. On the other hand, successive passages of AD-MSCs of both sources had a negative effect on in vitro multipotentiality. In addition, Sc AT-MSCs, showed increased capacity for in vitro tridifferentiation on higher passages and bigger osteogenic matrix capacity, when compared to Vs; b) Equines: It was possible to grow AD and BM-MSCs with BPL supplement. Similar cellular growth kinetics in successive passages when the cells were cultured with BPL compared to FBS, in addition to retaining their in vitro multipotentiality for the case evaluated with AD-MSCs. Successive passages of BM-MSCs supplemented with CPL showed greater proliferative capacity to BPL supplementation. For the first time, the immunogenic and immunomodulation profile of BM-MSCs cultured with CPL and BPL was described. Equine MSCs cultured with CPL, slightly increased immunogenic and immunomodulation markers; c) Feline AD-MSCs cells were isolated, characterized and cryopreserved. They showed adherence to plastic, capacity of clonal growth and in vitro multipotentiality. In conclusion, it was possible to isolate, characterize and cryopreserve MSCs of canine, equine and feline species. Canine Sc AD-MSCs showed capacity of in vitro tridiferentiating during higher passage numbers and had greater capacity to form in vitro bone matrix, compared to Vs origin. It was possible to culture and ex vivo propagate BPL supplemented equine AD-MSCs and BM-MSCs. Immunogenic and immunomodulation profile of equines BM-MSCs, was described for the first time, and the cells under the CPL condition acquired a similar profile as the ones in a pro-inflammatory environment, contrary to the ones cultured with BPL or FBS. It was possible to isolate, characterize and cryopreserve feline AD-MSCs. It would be very important to continue investigating, especially the immunomodulation potential of MSCs and other in vitro propagation conditions, in order to assure a safe and efficacious therapeutic use.
2019 | |
ANIMALES DOMESTICOS CELULAS MADRE |
|
Español | |
Universidad de la República | |
COLIBRI | |
https://hdl.handle.net/20.500.12008/24121 | |
Acceso abierto | |
Licencia Creative Commons Atribución - No Comercial - Sin Derivadas (CC - By-NC-ND 4.0) |
Sumario: | Las células madre mesenquimales (MSCs) presentan gran interés en veterinaria por su potencial uso en medicina regenerativa. Los caninos, equinos y felinos tienen un rol protagónico en veterinaria como animales de compañía y como atletas. Además, las especies domésticas son valiosos modelos animales para los humanos. Existe la necesidad de profundizar sobre los mecanismos de regeneración tisular e inmunodulación de las MSCs para contribuir a la evolución del uso terapéutico, debido a la menor información sobre estas características en animales domésticos en comparación a las de origen humano. El objetivo general planteado en la presente tesis fue profundizar en las diferentes características de las MSCs en tres especies de animales domésticos: canina, equina y felina. Se plantearon diferentes objetivos específicos según la especie doméstica: a) Canina: aislar y caracterizar a las MSCs, comparar las características de las MSCs provenientes de sitios anatómicos diferentes y evaluar el efecto sitio y pasaje celular sobre su multipotencialidad in vitro; b) Equina: aislar y caracterizar a las MSCs y evaluar el uso del lisado plaquetario (PL) alogénico como suplemento de cultivo sobre la capacidad proliferativa, multipotencialidad y su perfil inmunogénico e inmunomodulador; c) Felina: aislar y caracterizar a las MSCs. Para ello, se extrajeron muestras de tejido adiposo (TA) o de médula ósea (MO) para el aislamiento de MSCs (AD-MSCs y BM-MSCs, respectivamente) a un total de 10 caninos, 11 equinos y 6 felinos, y para conformar el pool de PL equino se extrajo sangre de la vena yugular a un total de 6 equinos adultos. Se realizó la propagación ex vivo, prueba de unidades formadoras de colonia fibroblastoides (CFU-F), prueba de tridiferenciación in vitro de las MSCs en condiciones estándar para las tres especies. Para la inmunofenotipificación de MSCs caninas y equinas se determinaron los marcadores a través de citometría de flujo o su expresión génica por RT-qPCR, respectivamente. En el caso de caninos se evalúo la capacidad ostegénica in vitro comparando diferentes fuentes de MSCs como la proveniente de TA subcutánea (Sc) y visceral (Vs) y también a lo largo de consecutivos pasajes celulares. Por otro lado, se reemplazó el suero fetal bovino (FBS) por el PL alogénico con diferente concentración plaquetaria, basal (BPL) y concentrado (CPL), en el cultivo de MSCs equinas provenientes de TA y MO, se evalúo la cinética de crecimiento in vitro a través de la determinación del tiempo de doblaje (DT) y la prueba de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolio (MTT) en diferentes pasajes celulares. La evaluación del perfil génico de inmunogenecidad e inmunomodulación de las MSCs equinas cultivadas con los nuevos suplementos BPL y CPL se evalúo a través de la RT-qPCR. Los resultados obtenidos fueron los siguientes: a) Caninos: se observó un perfil inmunofenotípico similar para las fuentes Sc y Vs de AD-MSCs. Por otro lado, se observó que los pasajes celulares sucesivos tuvieron un efecto negativo sobre la multipotencialidad in vitro de las ADMSCs de ambas fuentes. Asimimo, se observó que las AD-MSCs Sc presentaron capacidad de tridiferenciación in vitro con mayor longevidad de pasajes celulares y una mayor capacidad de formación de matriz ósea in vitro en comparación a las de origen Vs; b) Equinos: fue posible cultivar AD-MSCs y BM-MSCs con BPL como suplemento de medio. Mostraron una similar cinética de crecimiento en sucesivos pasajes cuando las células eran cultivadas con BPL en comparación al FBS, además de conservar su multipotencialidad in vitro para el caso evaluado con AD-MSCs. Por otro lado, cuando se determinó cinética de proliferación de las BM-MSCs cultivadas con CPL se observó una mayor capacidad proliferativa que BPL. Se describió por primera vez el perfil inmunogénico e inmunomodulador de las BMMSCs cultivadas con CPL y BPL, observado que las células en la condición CPL adquieren un perfil con un leve aumento de los marcadores inmunogénicos e inmunomoduladores; c) Felino: fue posible aislarlas, caracterizarlas y criopreservar AD-MSCs. Evidenciando que presentaron adherencia al plástico, capacidad clonogénica y multipotencialidad in vitro. En conclusión, fue posible el aislamiento, caracterización y criopreservación de MSCs de la especie canina, equina y felina. Para caninos las AD-MSCs de origen Sc presentaron capacidad de tridiferenciación in vitro con mayor longevidad de pasajes celulares y una mayor capacidad de formación de matriz ósea in vitro en comparación a las de origen Vs. Para equinos fue posible cultivar y propagar ex vivo con BPL como suplemento de medio cultivo a AD-MSCs y BM-MSCs. Asimismo, se ha descrito por primera vez el perfil inmunogénico e inmunomodulador de las BM-MSCs equinas y se observó que en la condición CPL adquieren un perfil similar al inducido en un contexto proinflamatorias in vitro a diferencia de aquellas cultivadas con BPL o FBS. Para felinos fue posible aislar, caracterizar y criopreserva a las AD-MSCs. Por último, sería de gran importancia continuar profundizando el conocimiento de las características de las MSCs que aseguren un uso terapéutico seguro y eficaz, en especial su potencial inmunomodulador y de qué manera se pueden optimizar las condiciones in vitro previo al tratamiento. |
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