اثر مهار شيميايي آنزيم G9a بر كاهش پتانسيل تكثيري و افزايش پتانسيل آديپوژنيك سلول هاي بنيادي مزانشيمي

The Chemical Inhibitory Effect of G9a Enzyme on Decrease of Proliferative Potential and Increase of the Adipogenic Propensity of Mesenchymal Stem Cells

سلول هاي بنيادي مزانشيمي (MSCs)، ويژگي هاي منحصر به فردي از قبيل تعديل سيستم ايمني، ترشح فاكتورهاي كنترل بقاء سلولي و نيز پتانسيل تمايز به استخوان، غضروف و چربي را دارند. تمام فرايندهاي سلولي از قبيل تمايز، تكثير، پيري و مرگ بطور مستقيم و يا غيرمستقيم توسط مكانيزم هاي اپي ژنتيكي از قبيل متيلاسيون هيستوني تنظيم شده و آنزيم هيستون متيل ترانسفراز G9a يكي از آنزيم هاي مهم در اين زمينه است. سلول هاي بنيادي مزانشيمي در مغز استخوان رت (BM-MSCs) در محيط آزمايشگاهي استخراج شده و كشت شدند. سپس در كشت اوليه، پاساژ اول، دوم و سوم تحت تاثير غلظت هاي مختلف A366 (يك مهاركننده اختصاصي آنزيم G9a) قرار گرفتند. سپس با استفاده از فلوسايتومتري، محاسبه زمان دوبرابر شدن جمعيت سلولي و بررسي پروفايل چرخه سلولي، وضعيت تكثيري BM-MSCs مورد ارزيابي قرار گرفت. ميزان تمايز به چربي BM-MSCs تيمار شده با A366، با استفاده از رنگ آميزي اويل رد و بيان ژن هاي ويژه چربي مورد بررسي قرار گرفت. بررسي زمان دو برابر شدن جمعيت BM-MSCs و بررسي چرخه سلولي نشان داد كه مهار آنزيم G9a با غلظت هاي پايين A366 تاثير معني داري بر پتانيسل تكثيري BM-MSCs ندارد. اگرچه غلظت هاي بالاي A366، مدت زمان دوبرابر شدن جمعيت سلولي را افزايش داده و توقف چرخه سلولي را القاء مي كند. همچنين تيمار BM-MSCs با A366 موجب افزايش پتانسيل تمايز سلول ها به سمت چربي مي شود. تنظيم كنندگان اپي ژنتيكي از قبيل A366 كه براي كنترل سرطان پيشنهاد شده اند، رفتارهاي تكثيري و تمايزي BM-MSCs را تحت تاثير قرار مي دهند. همچنين اين تنظيم كننده ها مي توانند به عنوان يك رويكرد مناسب جهت تكثير و تمايز بهتر MSCs به كار گرفته شوند، تا اين سلول ها با كارايي بالاتري در سلول درماني، مهندسي بافت و نيز ترميم و هوميوستازي بافتي نقش ايفا كنند.

Mesenchymal stem cells (MSCs) have unique properteis such as immunomodulatory function, secretion of cell survival factors, and the potential of bone , cartilage, and fat differentiation. All of the cellular processes including differentiation, proliferation, aging, and cell death are directly or indirectly regulated by epigenetic mechanisms such as histone methylation. G9a histone methyltransferase is one of the most important enzymes controlling cell behaviors. MSCs were isolated from rat bone marrow (BM-MSCs) and cultured in vitro. Bone marrow-derived MSCs (BM-MSCs) were treated with different doses of A366 (a specific G9a inhibtior) at the passages 1-3 of the primary culture. Then the proliferative capacity of BM-MSCs was analyzed using flowcytometry, assessment of the cell population doubling time, and studying the cell-cycle profile. The rate of adipogenic differentiation of A366-treated BM-MSCs was evaluated using oil red staining and fat gene expression analysis. Assessment of the PDT of BM-MSCs and cell-cycle profile showed that inhibition of G9a using low concentrations of A366 didn’t have any significant effect on BM-MSCs proliferative potential. However, the high doses of A366 increased the PDT and induced cell-cycle arrest. Moreover, A366 increased the adipogenic potential of BM-MSCs. Epigenetic regulators such as A366 that have been suggested for controlling cancers can affect BM-MSCs proliferative and differentiation behaviors. These regulators might also be used as a strategy for a more efficient proliferation and differentiation of MSCs to be used in cell therapy, tissue engineering, regeneration and tissue homeostasis.