Διερεύνηση των παθογενετικών μηχανισμών που διέπουν τις ποιοτικές ανωμαλίες των μυελικών μεσεγχυματικών προγονικών κυττάρων σε πάσχοντες από μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα

Abstract

It has been shown that bone marrow mesenchymal stem cells (MSCs) from patients with myelodysplastic syndromes (MDS) display defective proliferative potential. We have probed the impaired replicative capacity of culture expanded MSCs in MDS patients (n=30) compared with healthy subjects (n=32) by studying senescence characteristics and gene expression associated with WNT/transforming growth factor-β1 (TGFB1) signaling pathways. We have also explored the consequences of the impaired patient MSC proliferative potential by investigating their differentiation potential and the capacity to support normal CD34+ cell growth under coculture conditions. Patient MSCs displayed decreased gene expression of the senescence-associated cyclin-dependent kinase inhibitors CDKN1A (p21), CDKN2A (p16), and CDKN2B (p15), along with PARG1, whereas their mean telomere length was upregulated. MDS-derived MSCs exhibited impaired capacity to support normal CD34+ myeloid and erythroid colony formation. No signicant changes were observed between patients and controls in gene expression related to TGFB1 pathway. Patient MSCs displayed upregulated noncanonical WNT expression, downregulated canonical WNT expression and upregulated canonical WNT inhibitors. MDS-derived MSCs displayed defective osteogenic and adipogenic lineage priming under non-differentiating culture conditions. Pharmacological activation of canonical WNT signaling in patient MSCs led to an increase in cell proliferation and upregulation in the expression of early osteogenesis-related genes. This study indicates abnormal WNT signaling in MSCs of MDS patients and supports the concept of a primary MSC defect that might have a contributory effect in MDS natural history.

Τα αρχέγονα μεσεσεγχυματικά κύτταρα (Mesenchymal Stem Cells, MSCs) ασθενών με μυελοδυσπλαστικά σύνδρομα (Myelodysplastic Syndromes, MDS) παρουσιάζουν μειωμένη πολλαπλασιαστική ικανότητα. Σε αυτή την μελέτη διερευνήθηκε η ικανότητα αυτοανανέωσης MSCs ασθενών με ΜDS (n=30), συγκρινόμενη με αυτή MSCs υγιών μαρτύρων (n=32) σε συνθήκες ανακαλλιέργειας και πιο ειδικά η έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη γήρανση και με τα σηματοδοτικά μονοπάτια TGFβ1 και Wnt. Επιπλέον, διερευνήθηκε η μειωμένη πολλαπλασιαστική ικανότητα των MSCs ασθενών, κατά τη διαφοροποίηση τους και η ικανότητα τους να δρουν σαν υποστηρικτικό περιβάλλον αλλογενών CD34+ κυττάρων από υγιείς μάρτυρες υπό συνθήκες συν-καλλιέργειας. Στα MSCs της ομάδας των ασθενών παρατηρήθηκε μειωμένη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη γήρανση (CDKN1A, CDKN2A, CDKN2B, PARG1), καθώς και αυξημένο μήκος τελομερών από. Όσον αφορά το μονοπάτι του TGFβ1 δεν παρατηρήθηκε διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων. Αντιθέτως, όσον αφορά το μονοπάτι Wnt, τα MSCs των ασθενών είχαν αυξημένη έκφραση των γονιδιών του μη κανονικού μονοπατιού Wnt και αναστολέων του κανονικού μονοπατιού. Επιπλέον, σε συνθήκες μη-διαφοροποίησης, παρατηρήθηκε μειώμενη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με την οστεογένεση και τη λιπογένεση, καθώς και μειωμένη ιακονότητα υποστήριξης δημιουργίας μυελοκυτταρικών και ερυθροκυτταρικών αποικιών από CD34+ υγιών μαρτύρων. H ενεργοποίηση του κανονικού μονοπατιού Wnt, με φαρμακευτικούς παράγοντες, στα MSCs ασθενών με MDS, είχε ως αποτέλεσμα την αύξηση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και την αύξηση της έκφρασης γονιδίων που σχετίζονται με αρχικά στάδια της οστεογένεσης. Σε αυτή τη μελέτη παρατηρήθηκε έκφραση κυρίως του μη κανονικού μονοπατιού Wnt στα MSCs ασθενών με MDS, υποστηρίζοντας επιπλέον την υπόθεση της αρχικής διαταραχής στα MSCs που ίσως έχουν κύριο ρόλο στην φυσική πορεία των MDS.