ارزیابی پتانسیل تمایزی سلول‌های بنیادی تکای انسانی به سلول های شبه‌تخمک در تخمدان زنان با سنین تولیدمثلی مختلف

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

سیده نسیم میربهاری ¹ , اعظم دالمن ² , فاطمه حسنی ³ , مهدی توتونچی ⁴

1 - پژوهشگاه رویان، پژوهشکده‌ی زیست‌شناسی و علوم پزشکی تولیدمثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولیدمثل، گروه جنین‌شناسی، تهران، ایران
2 - پژوهشگاه رویان، پژوهشکده‌ی زیست‌شناسی و علوم پزشکی تولیدمثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولیدمثل، گروه جنین‌شناسی، تهران، ایران
3 - پژوهشگاه رویان، پژوهشکده‌ی زیست‌شناسی و علوم پزشکی تولیدمثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولیدمثل، گروه جنین‌شناسی، تهران، ایران
4 - پژوهشگاه رویان، پژوهشکده‌ی زیست‌شناسی و علوم پزشکی تولیدمثل جهاد دانشگاهی، مرکز تحقیقات پزشکی تولیدمثل، گروه ژنتیک، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1401/01/23 تاریخ پذیرش : 1401/04/28 تاریخ انتشار : 1401/12/01

کلید واژه: تخمدان, سلول‌های بنیادی تکا, تمایز آزمایشگاهی, سلول‌های شبه سلول تخمک,

چکیده مقاله :

شواهد حاکی از وجود و عملکرد سلول‌های بنیادی تخمدان (OSCs)، رو به افزایش است. در مطالعه‌ی پیشین این گروه، سلول‌های بنیادی تکای انسانی (hTSCs) از تخمدان یک بیمار ۱۹ ساله جدا و تحت شرایط القائی به سلول های شبه‌تخمک (hOLCs) تمایز داده شد. در این مطالعه، به‌منظور اثبات تکرارپذیری این آزمایش همچنین حضور این سلول‌ها در تخمدان افراد با سن تولیدمثلی بالاتر و پتانسیل تمایزی آن‌ها در آزمایشگاه، hTSCs از تخمدان بیماران بیست و ۳۸ ساله جداسازی و پتانسیل تمایزی آن‌ها به hOLCs در مقایسه با بیمار ۱۹ ساله ارزیابی شد. در این مطالعه‌ی مداخله‌ای تجربی، براساس دستورالعمل مطالعه‌ی پیشین،hTSCs از فولیکول‌های کوچک انترال اولیه با اندازه‌ی سه تا پنج میلی‌متر جدا شدند و پس از کشت و تکثیر، برای تمایز در ظروف شش چاهکه با تعداد ×104 5 سلول در هر چاهک در محیط القائی DMEM/F12 حاوی FBS، مایع فولیکول انسانی، گلوتامین و پیرووات به‌مدت چهل روز کشت داده شدند. سپس روند تکوین آنها در قالب ویژگی‌هایی مانند مورفولوژی، اندازه و زنده‌مانی سنجیده شد hTSCs با موفقیت از بافت تخمدان بیماران بیست و ۳۸ ساله جدا و در شرایط آزمایشگاهی، در محیط DMEM/F-12 حاوی فاکتورهای رشد (EGF، FGF، GDNF و غیره) کشت داده شدند. پس از ۱۲ روز، تمایز hTSCs به hOLCs در هر دو بیمار آغاز شد و مورفولوژی آنها از دوکی به گرد تغییر شکل داد. اندازه‌ی hOLCs در طول دوره‌ی تمایز در هر دو بیمار (از 20-25 میکرومتر به پنجاه میکرومتر) افزایش یافت. زنده‌مانی hOLCs نسبت به hTSCs در هر سه بیمار مشابه بود و تفاوت معناداری با یکدیگر نداشتند. بنابراین، نشان داده شد که hTSCs از تخمدان افراد با سنین تولیدمثلی مختلف، قابل جداسازی بوده و تفاوتی در الگوی تمایز آن‌ها به hOLCs در شرایط آزمایشگاهی وجود ندارد.

چکیده انگلیسی:

The evidence about the existence and function of ovarian stem cells (OSCs) is increasing. In a previous study, we isolated human theca stem cells (hTSCs) from the ovary of a 19-year-old patient and differentiated them into oocyte-like cells (hOLCs) under induced conditions. In this study, in order to prove the repeatability of this experiment as well as the presence of these cells in the ovaries of patients with higher reproductive age and their differentiation potential in-vitro, hTSCs were isolated from the ovaries of 20 and 38-year-old patients and their differentiation potential into hOLCs has been evaluated. In this experimental interventional study, based on the instructions of the previous study, hTSCs were isolated from small antral follicles with a size of 3 to 5 mm. These cells were cultured in six-well plates with A number of 5×104 cells per well in DMEM/F12 induction medium containing FBS, human follicular fluid, glutamine and pyruvate for 40 days. Then their development process was measured by assessing the morphology, size and viability. hTSCs were successfully isolated from ovarian tissue of 20 and 38-year-old patients and cultured in DMEM/F-12 medium containing growth factors (EGF, FGF, GDNF, etc.). After 12 days, hTSCs in both patients started to differentiate into hOLCs and their morphology changed from spindle-shaped to round. The size of hOLCs increased during the differentiation period in both patients (from 20-25 µm to 50 µm). The survival of hOLCs compared to hTSCs was similar in all three patients and did not differ significantly. hTSCs can be isolated from ovaries of women of different reproductive ages and there is no difference in their differentiation pattern to hOLCs in laboratory (in-vitro) conditions.

منابع و مأخذ:

1. Adib S., Valojerdi M.R. 2017. Molecular assessment, characterization, and differentiation of theca stem cells imply the presence of mesenchymal and pluripotent stem cells in sheep ovarian theca layer. Research in Veterinary Science, 114:378-387.


2. Broekmans F.J., Soules M.R., Fauser B.C. 2009. Ovarian aging: mechanisms and clinical consequences. Endocrine Reviews, 30(5):465-493.


3. Bukovsky A. 2011. Ovarian stem cell niche and follicular renewal in mammals. Anatomical Record (Hoboken), 294(8):284-306.


4. Da Silva Meirelles L., Caplan A.I., Nardi N.B. 2008. In search of the in vivo identity of mesenchymal stem cells. Stem Cells (Dayton, Ohio), 26(9):287-299.


5. Dalman A., Totonchi M., Rezazadeh Valojerdi M. 2019. Human ovarian theca-derived multipotent stem cells have the potential to differentiate into oocyte-like cells in vitro. Cell Journal, 20(4):527-536.


6. Dalman A., Totonchi M., Valojerdi M.R. 2018. Establishment and characterization of human theca stem cells and their differentiation into theca progenitor cells. Journal of Cellular Biochemistry, 119(12):853-865.


7. Dunlop C.E., Telfer E.E., Anderson R.A. 2014. Ovarian germline stem cells. Stem Cell Research & Therapy, 5(4):98.


8. Dyce P.W., Liu J., Tayade C., Kidder G.M., Betts D.H., Li J. 2011. In vitro and in vivo germ line potential of stem cells derived from newborn mouse skin. PloS One, 6(5):e203-239.


9. Gan X., Chen D., Deng Y., Yuan J., Kang B., Qiu J., Sun W., Han C., Hu J., Li L., Wang J. 2017. Establishment of an in vitro culture model of theca cells from hierarchical follicles in ducks. Bioscience Reports, 37(3).


10. Honda A., Hirose M., Hara K., Matoba S., Inoue K., Miki H., Hiura H., Kanatsu-Shinohara M., Kanai Y., Kono T., Shinohara T., Ogura A. 2007. Isolation, characterization, and in vitro and in vivo differentiation of putative thecal stem cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 104(30):12389-12394.


11. Kossowska-Tomaszczuk K., De Geyter C., De Geyter M., Martin I., Holzgreve W., Scherberich A., Zhang H. 2009. The multipotency of luteinizing granulosa cells collected from mature ovarian follicles. Stem Cells (Dayton, Ohio), 27(1):210-219.


12. Lee Y.M., Kumar B.M., Lee J.H., Lee W.J., Kim T.H., Lee S.L., Ock S.A., Jeon B.G., Park B.W., Rho G.J. 2013. Characterization and differentiation of porcine ovarian theca-derived multipotent stem cells. Veterinary Journal (London, England, 197(3):761-768.


13. Lin H. 2002. The stem-cell niche theory: lessons from flies. Nature Reviews Genetics, 3(12):931-940.


14. Massasa E., Costa X.S., Taylor H.S. 2010. Failure of the stem cell niche rather than loss of oocyte stem cells in the aging ovary. Aging, 2(1):1-2.


15. Niikura Y., Niikura T., Tilly J.L. 2009. Aged mouse ovaries possess rare premeiotic germ cells that can generate oocytes following transplantation into a young host environment. Aging, 1(12):971-978.


16. Szotek P.P., Chang H.L., Brennand K., Fujino A., Pieretti-Vanmarcke R., Lo Celso C., Dombkowski D., Preffer F., Cohen K.S., Teixeira J., Donahoe P.K.. 2008. Normal ovarian surface epithelial label-retaining cells exhibit stem/progenitor cell characteristics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(34):12469-12473.


17. Turola E., Petta S., Vanni E., Milosa F., Valenti L., Critelli R., Miele L., Maccio L., Calvaruso V., Fracanzani A.L., Bianchini M., Raos N., Bugianesi E., Mercorella S., Di Giovanni M., Craxì A., Fargion S., Grieco A., Cammà C., Cotelli F., Villa E. 2015. Ovarian senescence increases liver fibrosis in humans and zebrafish with steatosis. Disease Models & Mechanisms, 8(9):1037-1046.


18. Virant Klun I. 2018. Functional testing of primitive oocyte-like cells developed in ovarian surface epithelium cell culture from small VSEL-like stem cells: Can they be fertilized one day? Stem Cell Reviews and Reports, 14(5):715-721.


19. Virant-Klun I., Stimpfel M., Skutella T. 2012. Stem cells in adult human ovaries: from female fertility to ovarian cancer. Current Pharmaceutical Design, 18(3):283-292.


20. White Y.A., Woods D.C., Takai Y., Ishihara O., Seki H., Tilly J.L. 2012. Oocyte formation by mitotically active germ cells purified from ovaries of reproductive-age women. Nature Medicine, 18(3):413-421.


21. Word Medical Association, 2013. Declaration of Helsinki: Ethical principles for medical research involving human subjects. Jama.310(20):2191-2194.


22. Ye H., Zheng T., Li W., Li X., Fu X., Huang Y., Hu C., Li J., Huang J., Liu Z., Zheng L., Zheng Y. 2017. Ovarian stem cell nests in reproduction and ovarian aging. Cellular Physiology and Biochemistry: International Journal of Experimental Cellular Physiology, Biochemistry, and Pharmacology, 43(5):1917-1925.


23. Yu X., Wang N., Qiang R., Wan Q., Qin M., Chen S., Wang H. 2014. Human amniotic fluid stem cells possess the potential to differentiate into primordial follicle oocytes in vitro. Biology of Reproduction, 90(4):73.