Humán bölcsességfog pulpából izolált DPSC őssejtek oszteoblaszt irányú differenciációjának vizsgálata BMP-2 növekedési faktor és epigenetikai jellegeket módosító anyagok hatására
Dátum
Szerzők
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt
A szájüregből származó őssejtek közül a DPSC sejtek klinikai felhasználásában nagy lehetőségek rejlenek, egyszerű izolálhatóságuk és multipotens tulajdonságuk miatt. A DPSC-k, oszteoblaszt irányú differenciációs képességüknek köszönhetően, alkalmasak lehetnek a fogászat területén is csonthiány pótlását és fogászati implantátumok jobb osszeointegrációját célzó őssejt terápiában. Ilyen irányú felhasználásukhoz nagyban hozzájárulnának olyan anyagok, melyek elősegítik az oszteogén differenciációt. Ennek érdekében vizsgáltam egy kereskedelmi forgalomban kapható és klinikai felhasználásra engedélyzett növekedési faktor, a humán rekombináns BMP-2 fehérjét, valamint epigenetikai jellegeket befolyásoló gyógyszer, vagy gyógyszer jelölt hatóanyagok közül az endogén BMP-2 és más oszteogén szabályozó gének expresszióját serkentő TSA, EZH2i és 5-AZA egyedi és kombinált hatását DPSC sejtek oszteoblaszttá történő differenciációja során. A BMP-2 hatását különböző preoszteoblaszt sejtvonalak: a Saos-2 és HEPM, valamint bölcsességfogból izolált primer DPSC sejtkultúra összehasonlító analízise során vizsgáltam. A BMP-2 kezelést különböző idő intervallumokban és különböző molekuláris környezetben, általános (CM) és oszteogén differenciációt indukáló faktorokkal kiegészített (OIM) sejttenyésztő médiumokban vizsgáltam. A differenciáció előrehaladásának monitorozására, mértem a sejtek proliferációját, ALP aktivitását, mineralizációját és az oszteogén szabályozó gének közül a RUNX2 és BMP-2 expresszióját. Eredményeim alapján a BMP-2 koncentráció függő módon gátolta a sejtek proliferációját, mindhárom vizsgált sejttípus esetén, önmagában azonban nem volt elegendő az oszteogén differenciáció aktiválásához. Az oszteogén differenciációnak kedvező komponensekkel kiegészített OIM médiumban a BMP-2 jobban elősegítette a DPSC és Saos-2 sejtek differenciációját, mint az OIM médium önmagában, továbbá Saos-2 sejtek esetén elegendő volt az OIM komponensei közül csupán a foszfát forrást biztosítani, a differenciációhoz. DPSC sejtekben a BMP-2 tehát cask megfelelő jelátviteli útvonalak együttes aktivációjával együtt volt hatékony. A TSA, EZH2i és 5-AZA egyedi és kombinált hatását DPSC sejteken vizsgáltam. A kezeléseket különböző ideig, CM és OIM médiumokban végeztem, differenciációra gyakorolt hatásukat pedig a sejtek ALP aktivitásának, mineralizációjának, valamint a RUNX2, BMP-2 és ALPL gének expressziós vizsgálatán keresztül mértem. A három anyag közül, a TSA és az EZH2i önmagában történő alkalmazása esetén figyeltem meg pozitív hatásokat. Eredményeim alapján a TSA és az EZH2i különböző módon hatnak a DPSC sejtek oszteoblaszt irányú differenciációját szabályozó génekre: az EZH2i közvetlenül hat a célgénekre, míg a TSA közvetett módon a csont irányú differenciációban részt vevő jelátviteli útvonalak fehérjéivel kölcsönhatásban. A TSA, EZH2i és 5-AZA együttes alkalmazása során egyik hatóanyag kombináció esetén sem figyeltem meg szinergizmust. Among the stem cells derived from the oral cavity, dental pulp stem cells (DPSCs) hold great potential for clinical application due to their ease of isolation and multipotent properties. Thanks to their ability to differentiate toward the osteoblast lineage, DPSCs may be suitable for stem cell therapies in dentistry aimed at bone defect regeneration and improved osseointegration of dental implants. Materials that promote osteogenic differentiation could greatly contribute to such applications. To this end, I investigated the effects of a commercially available and clinically approved growth factor, the human recombinant BMP-2 protein, as well as drug or drug candidate compounds that influence epigenetic features including TSA, EZH2i, and 5-AZA which are known to enhance the expression of endogenous BMP-2 and other osteogenic regulatory genes, either individually or in combination during the osteoblastic differentiation of DPSC cells. The effect of BMP-2 was studied through comparative analysis involving different pre-osteoblast cell lines (Saos-2 and HEPM), as well as primary DPSC cultures isolated from wisdom teeth. BMP-2 treatment was assessed over various time intervals and under different molecular environments: in both standard culture medium (CM) and in osteogenic induction medium (OIM) supplemented with osteogenic differentiation factors. To monitor the progression of differentiation, I measured cell proliferation, ALP activity, mineralization, and the expression of osteogenic regulatory genes, particularly RUNX2 and BMP-2. My results showed that BMP-2 inhibited cell proliferation in a concentration-dependent manner in all three cell types. However, BMP-2 alone was not sufficient to activate osteogenic differentiation. In OIM supplemented with components favorable for osteogenic differentiation BMP-2 enhanced the differentiation of DPSC and Saos-2 cells more effectively than OIM alone. Furthermore, in the case of Saos-2 cells, providing only a phosphate source from the OIM components was sufficient for differentiation. Thus, in DPSC cells, BMP-2 was only effective when accompanied by the simultaneous activation of appropriate signaling pathways. The individual and combined effects of TSA, EZH2i, and 5-AZA were studied in DPSC cells. Treatments were conducted over varying durations in both CM and OIM media, and their impact on differentiation was evaluated through ALP activity, mineralization, and the expression of the RUNX2, BMP-2, and ALPL genes. Among the three substances, positive effects were observed following the individual application of TSA and EZH2i. Based on my findings, TSA and EZH2i influence genes regulating osteoblastic differentiation in DPSCs through different mechanisms: EZH2i acts directly on target genes, while TSA has an indirect effect, interacting with proteins involved in bone-related signaling pathways. No synergistic effects were observed with any combination of TSA, EZH2i, and 5-AZA.