ارزيابي تغييرات متيلاسيون تام ژنوم در طول تمايز استئوبلاستي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي: يك مطالعه آزمايشگاهي

Evaluation of Changes in Global DNA Methylation during Osteoblastic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells: A Laboratory Study

زمينه و هدف: فرآيندهاي كنترلي در تمايز استئوبلاستي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي هنوز به طور كامل شناخته نشده است. مكانيسم‌هاي اپي ژنتيك مخصوصاً متيلاسيون جزاير CpG در پروموتر ژن‌ها به عنوان يكي از مهم‌ترين مكانيسم‌هاي كنترلي در تمايز سلول‌هاي بنيادي مطرح است. اين‌كه در فرآيند تمايز تنها متيلاسيون برخي از ژن‌هاي خاص تغيير مي‌يابد يا متيلاسيون تام ژنوم دست‌خوش تغييرات مي‌گردد، مورد بحث است. لذا در اين تحقيق وضعيت متيلاسيون تام ژنوم در طول تمايز استئوبلاستيك سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي با محيط تمايزي و هم‌چنين در تيمار با داروي زولدرونيك اسيد مورد ارزيابي قرار گرفت. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش آزمايشگاهي پس از كشت و تكثير سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي، القاء تمايز استئوبلاستي با استفاده از محيط تمايزي و داروي زولدرونيك اسيد صورت گرفت. استخراج DNA در هفته اول، دوم و سوم تمايز و هم‌چنين از سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي تمايز ‌نيافته صورت گرفت. وضعيت متيلاسيون تام ژنوم با استفاده از آنتي بادي بر عليه 5-متيل سيتوزين ارزيابي شد. براي تحليل داده از آزمون طرح اندازه‌گيري مكرر استفاده شد. يافته‌ها: در طول تمايز استئوبلاستيك سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي وضعيت متيلاسيون تام ژنوم تغيير پيدا نكرد (0/093=p). هم‌چنين تيمار با داروي زولدرونيك اسيد بر روي متيلاسيون تام ژنوم تأثير نداشت (0/057=p). نتيجه‌گيري: تمايز استئوبلاستي سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي با استفاده از محيط تمايزي و نيز در تيمار با داروي زولدرونيك اسيد، با تغيير متيلاسيون تام ژنوم همراه نيست. بنابراين فرآيند تمايز سلول‌هاي بنيادي مزانشيمي به استئوبلاست‌ها يك مسير منحصر به فرد بوده و احتمالاً ساير مكانيسم‌هاي ژنتيكي و اپي‌ژنتيكي در كنترل آن ايفاي نقش مي‌نمايد.

Background and Objectives: Control processes in osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells are not yet fully understood. Epigenetic mechanisms, especially the methylation of CpG Islands in the promoter of genes, are considered as one of the most important control mechanisms in stem cell differentiation. In the process of differentiation, it is debated whether only the methylation of specific genes changes or the methylation of global DNA. Therefore, in the present study, the state of global DNA methylation was evaluated during osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells by differentiation medium and also in treatment by zoledronic acid. Materials and Methods: In this laboratory study, after isolation and proliferation of mesenchymal stem cells, induction of osteoblastic differentiation was done using differentiating medium and zoledronic acid. DNA extraction was performed at differentiation weeks 1, 2, and 3 as well as from undifferentiated mesenchymal stem cells. Global DNA methylation status was assessed by antibodies against 5-methyl cytosine. Repeated measurement design test was used to analyze the data. Results: Global DNA methylation status of the genome did not change during osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells (p=0.093). Also, treatment with zoledronic acid had no effect on global DNA methylation (p=0.057). Conclusion: Osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells by differentiation medium and also in treatment with zoledronic acid is not associated with altered global methylation of the genome. Therefore, the differentiation process of mesenchymal stem cells to osteoblasts is a unique pathway, and possibly other genetic and epigenetic mechanisms play a role in controlling it. Key words: Osteoblast, Mesenchymal stem cells, Differentiation, Global DNA methylation, Zoledronic acid Funding: This study was funded by Tabriz University of Medical Sciences. Conflict of interest: None declared. Ethical approval: The Ethics Committee of Tabriz University of Medical Sciences approved the study (IR.TBZMED.VCR.REC.1398.242). How to cite this article: Nikasa Mina, Noruzinia Mehrdad, Farshdousti Hagh Majid. Evaluation of Changes in Global DNA Methylation during Osteoblastic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells: A Laboratory Study.