मानव मेसेनकाइमल स्टेम सेल के ट्रांसक्रिप्टोम और लिपिडोम प्रोफाइल में कमी और ड्रग ट्रीटमेंट पर बढ़ी हुई ट्रिलिनेज विभेदन क्षमता के साथ

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सार

मानव मेसेनकाइमल स्टेम सेल (hMSCs) बहु-संभावित कोशिकाएं हैं जिनका व्यापक रूप से सेल थेरेपी में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, बार-बार उभरने वाली बुढ़ापा और विभेदन क्षमताओं में कमी ने MSC के व्यापक अनुप्रयोगों को सीमित कर दिया। कई रणनीतियों जैसे कि छोटे अणु उपचार का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और वृद्धावस्था को दरकिनार करके स्टेम विशेषताओं में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन उनके लिए बुढ़ापा कम करने के सटीक तंत्र का पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है। इस अध्ययन में, hMSCs को संकेतित समय के लिए रैपामाइसिन, ऑल्टिप्राज़, मेटफॉर्मिन और विटामिन सी के साथ इलाज किया गया था और इन कोशिकाओं को सेनेसेंस मूल्यांकन और ट्रिलिनेज भेदभाव के अधीन किया गया था। इसके अलावा, दवा उपचार के बाद hMSCs के ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और लिपिडोमिक्स डेटासेट का विश्लेषण उनके विरोधी-विरोधी प्रभावों के लिए जिम्मेदार जैविक मार्गों की व्याख्या करने के लिए किया गया था। हालांकि चार दवाओं ने एमएससी ओस्टोजेनिक भेदभाव को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण गतिविधियों का प्रदर्शन किया, लेकिन मेटफॉर्मिन त्रिवंशीय भेदभाव को बढ़ावा देने के लिए इष्टतम दवा है। जीओ की शर्तों ने सचित्र किया कि दवाओं के एंटी-एजिंग प्रभाव मुख्य रूप से सेल्युलर सेनेसेंस, माइटोटिक और अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रियाओं से जुड़े थे। फॉस्फेटिडिलकोलाइन्स (पीसी) और फॉस्फेटिडाइलेथेनॉलमाइन (पीई) के जैवसंश्लेषण को बाधित किया गया था, जबकि फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल (पीआई) और संतृप्त फैटी एसिड (एसएफए) / मोनो-असंतृप्त फैटी एसिड (एमयूएफए) रूपांतरण का उत्पादन सक्रिय था। विभिन्न एंटी-एजिंग फेनोटाइप के साथ एचएमएससी में मध्यम-मुक्त फैटी एसिड (एफएफए) बढ़ाया गया था। इसलिए, हमने ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और लिपिडोमिक्स के परिणामों के आधार पर दवा के हस्तक्षेप का आकलन करने के लिए एक व्यापक पद्धति की स्थापना की। विधि का उपयोग एमएससी में दवा के हस्तक्षेप पर विभिन्न जैविक फेनोटाइप का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो एचएमएससी के नैदानिक ​​​​अनुप्रयोग का विस्तार करेगा।

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परिचय

उम्र बढ़ने, एक समय पर निर्भर प्रक्रिया, शारीरिक शिथिलता का कारण बनेगी। कैंसर, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग और मधुमेह सहित कई बीमारियों के लिए बुढ़ापा प्राथमिक जोखिम कारक है। स्टेम सेल की थकावट और सेल्युलर बुढ़ापा उन बानगी में से एक हैं जो उम्र बढ़ने के दौरान शारीरिक फेनोटाइप निर्धारित करते हैं [1]। मानव मेसेनकाइमल स्टेम सेल (hMSCs) अस्थि मज्जा, वसा ऊतक, प्लेसेंटा, गर्भनाल, मांसपेशियों और कई अन्य ऊतकों [2-6] में प्रस्तुत बहु-संभावित कोशिकाएं हैं। वंश-विशिष्ट माध्यम के तहत, hMSCs एडिपोसाइट, ओस्टियोब्लास्ट, और चोंड्रोसाइट्स के साथ-साथ इन विट्रो में अन्य सेल वंशावली में भेदभाव से गुजर सकते हैं। इसलिए, hMSCs पुनर्योजी चिकित्सा और कोशिका चिकित्सा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। हालांकि, इन विट्रो में लंबी संस्कृति के दौरान उम्र बढ़ने से एमएससी का नैदानिक ​​​​उपयोग सीमित है। hMSCs की उम्र बढ़ने का संबंध आमतौर पर टेलोमेर की लंबाई, कोशिका घनत्व, प्रसार क्षमता, टिलिनेज विभेदन क्षमता, एपिजेनेटिक्स, माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन और स्रावी [7] के परिवर्तन से जुड़ा था। इसलिए, MSC उम्र बढ़ने पर काबू पाने के लिए hMSC सेनेसेंस को बाधित करने के लिए रणनीतियों का पता लगाने के लिए अधिक गहन अध्ययन करना आवश्यक है। मेटफोर्मिन (TAME) पहली दवा है जिसे उम्र बढ़ने में देरी करने के लिए नैदानिक ​​परीक्षण में अनुमोदित किया गया था [8] और टाइप ई 2 मधुमेह मेलिटस [9] के इलाज के लिए एफडीए द्वारा अनुमोदित पहली पंक्ति की दवा भी है।सिस्टैंचपीड़ादायक Nrf2 मार्ग को मेटफोर्मिन के लिए जीवन काल के विस्तार में मध्यस्थता करने के लिए अंतर्निहित तंत्र माना जाता है [10]। कृंतक मॉडल [11, 12] में एनआरएफ2 मार्ग के माध्यम से कैंसर की प्रगति को रोकने के लिए ओल्टिप्राज़, एक एंटीस्किस्टोसोमल एजेंट का भी उपयोग किया गया था। यह भी बताया गया कि ऑल्टिप्राज़ ने एंटीऑक्सिडेंट NRF2 मार्ग [13] को दबाकर एक एंटी-एजिंग प्रभाव प्रदर्शित किया। इसके अलावा, रैपामाइसिन (सिरोलिमस) का उपयोग कोरोनरी स्टेंट को कोट करने, अंग प्रत्यारोपण अस्वीकृति को रोकने और लिम्फैंगियोलेयोमायोमैटोसिस [14] के इलाज के लिए किया गया था। यह बताया गया कि रैपामाइसिन एमटीओआर निषेध [15] के माध्यम से टी कोशिकाओं और बी कोशिकाओं की सक्रियता को रोक सकता है, जिसकी पुष्टि स्टेम कोशिकाओं की कमी के बढ़ने से हुई है [16]। विटामिन सी एक प्रसिद्ध रिडक्टेंट है और वर्नर सिंड्रोम स्टेम सेल मॉडल [17] में उम्र बढ़ने को कम करने के लिए सूचित किया गया है। हालांकि, क्या उन्होंने एंटी-एजिंग में अपनी भूमिका निभाने के लिए समान रास्ते साझा किए हैं और मनुष्यों में सेलुलर उम्र बढ़ने को दबाने के लिए विशिष्ट तंत्र स्पष्ट नहीं है। इसके अलावा, चार दवाओं द्वारा इलाज किए गए इन एमएससी के लिए प्रतिलेख और लिपिडोम की पूरी तरह से जांच नहीं की गई थी, जिसने हमें इन महत्वपूर्ण सवालों के समाधान के लिए नीचे के प्रयोग करने का आग्रह किया।

सिस्टैन्च एंटी-एजिंग कर सकता है

इस अध्ययन में अस्थि मज्जा hMSCs (BM-hMSCs) के इलाज के लिए मेटफॉर्मिन, ऑल्टिप्राज़, रैपामाइसिन और विटामिन सी का उपयोग किया गया था। सबसे पहले, उपचार के बाद hMSCs के विभेदन फेनोटाइप को उनकी एंटी-एजिंग क्षमता को चित्रित करने के लिए चित्रित किया गया था। दवा-उपचारित कोशिकाओं पर ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और लिपिडोमिक्स विश्लेषण किया गया था। बाद में, ट्रांसक्रिपटॉमिक्स डेटासेट पर आधारित जीओ विश्लेषण को सेनेसेंस और एंटी-एजिंग गतिविधियों के लिए जिम्मेदार सिग्नलिंग घटनाओं को लंगर डालने के लिए किया गया था। मेटाबोलिक प्रोफाइलिंग और पाथवे विश्लेषण आयोजित किया गया था जो दवा उपचार के दौरान लिपिड उत्पादन के उतार-चढ़ाव को दर्शाता है। कुल मिलाकर, हमने hMSCs बुढ़ापा पर दवा हस्तक्षेप की एक समग्र मूल्यांकन प्रणाली स्थापित की है। प्रणाली का उपयोग एमएससी में दवा के हस्तक्षेप पर विभिन्न जैविक फेनोटाइप का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो एचएमएससी के नैदानिक ​​​​अनुप्रयोग का विस्तार करेगा।

परिणाम

इन विट्रो में संस्कृति के लंबे समय के बाद बीएम-एचएमएससी विषय बुढ़ापा के लिए

बीएम-एचएमएससी मल्टीपोटेंट स्टेम सेल हैं जिनमें स्व-नवीनीकरण और विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में भेदभाव की सामान्य विशेषताएं हैं। हालांकि, इन विट्रो में मार्ग बढ़ने के साथ, कोशिकाएं धीरे-धीरे जीर्णता के अधीन होती हैं और उनकी अधिकांश विभेदन क्षमताओं को खो देगी। BM-hMSCs की स्थिति का विश्लेषण विभिन्न मार्ग (P2, P8, P13) पर किया गया था और कोशिका की स्थिति खराब हो गई थी, जो कोशिका प्रसार के धीमा होने, मृत्यु की वृद्धि और आकारिकी के लंबे होने से साबित हुई (चित्र 1A)। इसके अलावा, P8 BM-hMSCs की त्रिवंशीय विभेदन क्षमताओं का भी परीक्षण किया गया। जैसा कि चित्र 1बी में दिखाया गया है, हमारे पिछले अध्ययनों [18] की तुलना में, पी8 बीएम-की विभेदन क्षमता कम हो गई है, लेकिन अभी भी प्रेरण माध्यम के तहत ओस्टियोब्लास्ट्स, एडिपोसाइट्स और चोंड्रोसाइट्स में अंतर कर सकता है।ऑस्ट्रेलियाइन विट्रो MSC सेनेसेंस मॉडल के अनुसार [18] रिपोर्ट के अनुसार, हमने आगे BM-hMSCs को चार उम्मीदवार दवाओं के साथ इलाज किया, जिसका लक्ष्य इन विट्रो में सेनेसेंस में हस्तक्षेप करना है। जैसा कि चित्र iC में दिखाया गया है, कोशिकाओं को 60 प्रतिशत घनत्व के साथ एक 24-वेल प्लेट में चढ़ाया गया था, और दवाओं को 48 घंटों के बाद कोशिकाओं में जोड़ा गया था। कोशिकाओं के सतह पर तैरनेवाला हर तीन दिन में सात बार एकत्र किया गया था। 21 वें दिन दवा के बाद

(पूरक चित्रा 1ए)। ओल्टिप्राज़, रैपामाइसिन, और विटामिन सी प्रभावी रूप से विभेदन क्षमता में सुधार कर सकते हैं जो कि सेनेसेंस के विरोध के लिए सीधे आनुपातिक था (पूरक चित्रा 1 बी)। दिलचस्प बात यह है कि केवल ऑल्टिप्राज़ ने एडिपोसाइट्स विभेदन माध्यम (सप्लीमेंट्री फिगर 1सी, 1डी) पर सकारात्मक प्रभाव दिखाया।सिस्टैंच लाभ,संक्षेप में, ऑल्टिप्राज़ ट्रिलिनेज विभेदन क्षमताओं में सुधार के लिए सबसे अच्छी दवा है, रैपामाइसिन और विटामिन सी ओस्टोजेनिक और चॉन्ड्रोजेनिक भेदभाव क्षमता में प्रभावी रूप से सुधार कर सकते हैं, जबकि मेटफॉर्मिन केवल ओस्टोजेनिक भेदभाव पर एक सीमित सकारात्मक प्रभाव प्रदर्शित करता है।

दवा-उपचारित BM-hMSCs की ट्रांसक्रिपटॉमिक्स प्रोफ़ाइल यह देखते हुए कि सभी चार दवाएं विविध दक्षता के साथ BM-hMSCs के जीर्णता का प्रतिकार कर सकती हैं, इसके बाद हमने दवा उपचार पर BM-hMSCs के ट्रांसक्रिपटामिक प्रोफ़ाइल की जांच करके उनके विशिष्ट प्रभाव के लिए अंतर्निहित तंत्र का पता लगाने की मांग की। . हमने क्रमशः प्रत्येक दवा-नियंत्रण जोड़ी के बीच जीन अभिव्यक्ति के गुना-परिवर्तन की गणना की। प्रत्येक ड्रग-कंट्रोल जोड़ी के लिए, 2 से ऊपर के गुना-परिवर्तन के साथ विभेदित रूप से व्यक्त जीन (DEG) का चयन किया गया था, जिसमें अपग्रेडिंग और डाउनरेगुलेटिंग जीन (सप्लीमेंट्री टेबल 1) दोनों शामिल हैं। बीएम-एचएमएससी (चित्रा 3ए) के इलाज वाली दवाओं से सभी डीईजी का विश्लेषण करने के बाद हमें कुल 1758 जीन मिले। डीईजी के कार्यों की जांच करने के लिए, हम समृद्ध जीन ऑन्कोलॉजी (जीओ) शब्द ("पी .) की पहचान करते हैं<0.01) based="" on="" each="" drug's="" degs="" [19](supplementary="" table="" 2).="" these="" enriched="" go="" terms="" represent="" the="" functions="" influenced="" by="" the="" drugs.="" furthermore,="" we="" plot="" the="" venn="" diagram="" to="" study="" the="" similarity="" and="" specificity="" of="" the="" enriched="" go="" terms.="" as="" shown="" in="" figure="" 3b,="" although="" each="" drug="" has="" its="" unique="" regulated="" go="" terms,="" the="" drugs="" also="" share="" a="" common="" go="" which="" suggests="" that="" there="" are="" common="" functions="" influenced="" by="" all="" four="" drugs.="" these="" common="" go="" terms="" may="" associate="" with="" the="" effects="" of="" the="" drug="" on="" senescence="" alleviation="" and="" trilineage="" differentiation="">

बारह सामान्य जीओ शब्द चार दवाओं (चित्रा 3बी,3डी) द्वारा साझा किए गए थे, जिनमें से मुख्य रूप से सेल गतिशीलता (चित्रा 3ई) के नकारात्मक विनियमन, एक्टोमीसिन संरचना संगठन के सकारात्मक विनियमन, सेलुलर प्रक्रिया के विनियमन और सेलुलर घटक संगठन, साइटोस्केलेटन संगठन में समृद्ध है। , मैक्रोमोलेक्यूल कैटोबोलिक प्रक्रिया, सेल प्रसार का नियमन, प्रोटीन कैटोबोलिक प्रक्रिया और छोटे GTPase मध्यस्थता संकेत पारगमन(चित्रा 3सी, 3ई)। ये कार्य कोशिका भाग्य से निकटता से संबंधित हैं, विशेष रूप से सेनेकेंस से संबंधित फेनोटाइप।

मेटफॉर्मिन और ऑल्टिप्राज़ के बीच सामान्य GO शब्दों का विश्लेषण करने के बाद, हमने पाया कि वे NRF2 एगोनिस्ट के समान कार्य साझा करते हैं। जैसा कि चित्र 3F में दिखाया गया है, कोशिका चक्र, मैक्रोमोलेक्यूल कैटोबोलिक प्रक्रिया और परमाणु लिफाफा संगठन के कार्य को अपग्रेड किया गया था। इसके अलावा, घटक आंदोलन, सेल प्रवास/आसंजन, और विटामिन ई/कार्बनिक चक्रीय यौगिक/लिपिड की प्रतिक्रिया के लिए कार्य को डाउनग्रेड किया गया था (चित्र 3जी)। इन परिणामों ने पूरी तरह से संकेत दिया कि मेटफॉर्मिन और ऑल्टिप्राज़ सेल भेदभाव क्षमताओं, सेल भाग्य और सेल चयापचय को प्रभावित कर सकते हैं। चूंकि ट्रिलिनेज विभेदन क्षमताओं में सुधार करने के लिए ऑल्टिप्राज़ सबसे अच्छी दवा है, इसलिए हमने आगे ऑल्टिप्राज़ द्वारा बदले गए विशिष्ट मार्गों की पहचान करने की मांग की। दिलचस्प बात यह है कि समृद्ध 85 GO शब्द मुख्य रूप से कोशिकीय जीर्णता, कोशिका चक्र, माइटोटिक और अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया, दवाओं के लिए सेलुलर प्रतिक्रिया, विटामिन, सीएमपी, डीएनए क्षति उत्तेजना, पोषक तत्व और आसमाटिक तनाव (पूरक चित्रा 2 ए, 2 बी) से संबंधित थे। दवा-उपचारित बीएम-एचएमएससी का लिपिडोमिक्स प्रोफाइल ड्रग उपचार पर बीएम-एचएमएससी ओस्टोजेनिक भेदभाव के संबंध में लिपिड के वैश्विक उतार-चढ़ाव की जांच करने के लिए, एलसी-एमएस-आधारित लिपिडोमिक्स प्रोफाइलिंग विश्लेषण किया गया था। सेलुलर लिपिडोम में कुल 139 लिपिड प्रजातियों की पहचान की गई थी, लिसोफोस्फेटिडाइलेथेनॉलमाइन (एलपीई), 21 पीई, 4 पीई-ओएस, 4 फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल (पीआई), 5 फॉस्फेटिडिलसेरिन (पीएस), 8 सेरामाइड्स (सेर), 4 सेरिज़, 11 स्फिंगोमाइलिन (एसएम), 6 डायसाइलग्लिसराइड्स (डीजी), 18 ट्राईसिलग्लिसराइड्स ( टीजी) और 20 मुक्त फैटी एसिड (एफएफए)(चित्रा 4ए-4एम)। क्लस्टरिंग मैटर के अनुसार, ऑल्टिप्राज़ से उपचारित कोशिकाओं ने लिपिड के सबसे बड़े रूपांतरों को दिखाया, जो कि सेल सेनेसेन्स उपशमन और ट्रिलिनेज विभेदन सुधार पर इसके सर्वोत्तम प्रभाव के अनुरूप था। विस्तार से, मोनोफॉस्फेटिडिलग्लिसरॉल एलपीसी को नियंत्रण की तुलना में ऑल्टिप्राज उपचार समूह में बढ़ाया गया था, जबकि उनके समकक्ष पीसी और पीई डाउन-रेगुलेटेड थे (चित्र 4बी,4डी,4ई)। पीआई और एसएफए का स्तर भी ऊंचा हो गया है जबकि सेरेस और एमयूएफए का स्तर कम हो गया था (चित्र 4एफ, 4एल,4एच,4एम)। ये परिणाम

लिपिडोमिक्स- और ड्रग-उपचारित एचएमएससी में ट्रांसक्रिपटॉमिक्स-आधारित मार्ग विश्लेषण

ऑल्टिप्राज द्वारा ट्रिलिनेज विभेदन के सुधार के लिए अंतर्निहित तंत्र की और जांच करने के लिए, लिपिडोमिक और ट्रांसक्रिपटामिक डेटासेट के आधार पर मार्ग विश्लेषण किया गया था। जैसा कि चित्र 5A में दिखाया गया है, CDP-Diacylglycerol Synthase 1 (CDS1) ऑल्टिप्राज़ उपचारित कोशिकाओं में एकमात्र एंजाइम अप-विनियमित था, जो PI के उन्नयन और पीसी की कमी का कारण हो सकता है। हालांकि, डाउन-रेगुलेटेड लेसिथिन कोलेस्ट्रॉल एसाइल ट्रांसफरेज़ (एलसीएटी) और अपरिवर्तित लाइसोफोस्फेटिडिलकोलाइन एसाइलट्रांसफेरेज़ 3 (एलपीसीएटी 3) बढ़े हुए एलपीसी के साथ असंगत थे, यह सुझाव देते हुए कि अत्यधिक उत्पादित एलपीसी को पीसी / पेस (चित्रा 5 ए) से संश्लेषित नहीं किया जा सकता है। दिलचस्प बात यह है कि एसएफए और एमयूएफए (चित्रा 5 बी) के बीच एक स्पष्ट रूपांतरण देखा जा सकता है। संतृप्त फैटी एसिड (एसएफए) में वृद्धि और एमयूएफए में कमी का परिणाम डाउन-रेगुलेटेड स्टीयरॉयल-सीओए डिसेट्यूरेज़ (एससीडी) से हो सकता है। यह लेआउट ऑल्टिप्राज़ के साथ उपचार के बाद लिपोजेनेसिस की घटी हुई गतिविधि के तंत्र को प्रकट करता है। हालांकि ऑल्टिप्राज उपचार सेरेस के उत्पादन को कम कर सकता है, कारों द्वारा मध्यस्थता वाले रूपांतरणों में महत्वपूर्ण रूप से बदलाव नहीं किया गया था (चित्र 5सी)।

दवा उपचार पर hMSCs सतह पर तैरनेवाला में लिपिड प्रजातियों की वैश्विक प्रोफाइल

इसके अलावा, एचएमएससी पर दवाओं के प्रभाव की पूरी तरह से जांच करने के लिए माध्यम में लिपिडोमिक्स परिवर्तन की विशेषता थी। जैसा कि अनुपूरक तालिका 3 में दिखाया गया है, क्लस्टरिंग विश्लेषण ने प्रदर्शित किया कि लिपिड को दो समूहों में वर्गीकृत किया गया था, अर्थात। अधिकांश एफएफए और अन्य लिपिड (गैर-एफएफए)।सिस्टैंच कोलेस्ट्रॉलजैसा कि चित्र 6 में दिखाया गया है, चार समूहों में, एफएफए ने विभिन्न उपचार अवधियों में स्पष्ट परिवर्तन प्रदर्शित किए। इसके विपरीत, गैर-एफएफए ने चार समूहों (चित्रा 6ए-6डी) में मामूली उतार-चढ़ाव दिखाया। एफएफए को सभी समूहों (चित्रा 6ई-6एच) में शुरुआती चरणों में काफी ऊंचा किया गया था।सिस्टैंच डेजर्टिकोला साइड इफेक्टइसके अलावा, मेटफॉर्मिन (चित्र 6ई), ऑल्टिप्राज और विटामिन सी उपचार से प्रेरित कोशिकाओं में एफएफए तेजी से दूसरे समय बिंदु से तीसरे समय बिंदु तक बढ़ गया। हालांकि, रैपामाइसिन से उपचारित कोशिकाओं में, एफएफए को सूची से दूसरे समय बिंदु (चित्र 6F-6H) तक बढ़ा दिया गया था। दिलचस्प बात यह है कि मेटफॉर्मिन-उपचारित कोशिकाओं में एफएफए ने अन्य तीन समूहों (चित्रा 6ई) की तुलना में अधिक गिरावट दिखाई। फिर, ऑल्टिप्राज और विटामिन सी उपचार समूह में एफएफए की मामूली वृद्धि देखी जा सकती है, जबकि चौथी से पांचवीं समय बिंदु तक, एफएफए ने मेटफॉर्मिन उपचार समूह (चित्रा 6ई, 6एफ, 6एच) में मामूली गिरावट दिखाई।

रैपामाइसिन-उपचारित कोशिकाओं में, एफएफए का स्तर मूल रूप से 3 से 5 वें समय बिंदु तक बनाए रखा गया था। विशेष रूप से, जैसा कि पूरक चित्रा 3 और पूरक तालिका 4 में दिखाया गया है, एफएफए के परिवर्तन पैटर्न को आगे 8 समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है। उसमें, क्लस्टर 6 में मुख्य रूप से एसएफए शामिल थे, जो ऑल्टिप्राज़ और विटामिन सी समूह में दिखाए गए लेआउट के समान थे, जबकि क्लस्टर I मूल रूप से रैपामाइसिन समूह के समान था। आम तौर पर, मेटफॉर्मिन को छोड़कर सभी समूहों में मध्यम-एफएफए को विश्व स्तर पर प्रलोभन के साथ बढ़ाया गया था, जो आंतरिक सांस्कृतिक वातावरण और सेल सेनेस में एफएफए के बीच संबंध का सुझाव देता है। मेटफॉर्मिन और विटामिन सी से प्रेरित कोशिकाओं ने रैपामाइसिन प्रेरण (चित्रा 6ए,6डी,6ई,6एच) की तुलना में आंतरिक वातावरण में एसएफए के समान प्रभाव का योगदान दिया।

एचएमएससी में दवाओं के एंटी-एजिंग प्रभावों का अध्ययन करने की सामान्य रणनीति

योग करने के लिए, जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है, एचएमएससी में चार दवाओं के एंटी-एजिंग प्रभावों को चिह्नित करने के लिए, फेनोटाइप लक्षण वर्णन, ट्रांसक्रिपटॉमिक्स, सेल लिपिडोमिक्स और मध्यम लिपिडोमिक्स विश्लेषण से युक्त कार्यशाला के आधार पर एक व्यवस्थित अध्ययन किया गया था। ओल्टिप्राज़ ने पीआई के उत्पादन को बढ़ावा देकर, पीसी/पीई के जैवसंश्लेषण को रोककर, और एसएफए से एमयूएफए में रूपांतरण को रोककर, वृद्धावस्था को कम किया और ट्रिलिनेज विभेदन दक्षता में सुधार किया। जीओ की शर्तों ने सेलुलर सेनेसेंस, माइटोटिक और अर्धसूत्रीविभाजन प्रक्रिया, डीएनए क्षति उत्तेजना के लिए सेलुलर प्रतिक्रिया, अमोनियम आयन और ऑक्सीजन के स्तर से जुड़े फेनोटाइप को भी चित्रित किया। दिलचस्प बात यह है कि सेल भेदभाव को अलग-अलग डिग्री तक बढ़ावा देने के लिए एनआरएफ 2 मार्ग को ऑल्टिप्राज़ और मेटफॉर्मिन दोनों द्वारा नियंत्रित किया गया था। इस बीच, मध्यम लिपिडोमिक्स लेआउट ने एमएससी भेदभाव में मध्यम एफएफए की महत्वपूर्ण भूमिकाओं को कई सेल प्रकारों में प्रदर्शित किया। इसलिए, बहुआयामी रणनीति hMSCs बुढ़ापा पर दवा के हस्तक्षेप के विभिन्न प्रभावों की व्याख्या करने के लिए कई दृष्टिकोण प्रदान करती है। इस पद्धति का उपयोग एमएससी में दवा के हस्तक्षेप पर विभिन्न जैविक फेनोटाइप का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है जो एचएमएससी के नैदानिक ​​​​अनुप्रयोग का विस्तार करेगा।

बहस

नोवल कोरोनावायरस रोग 2019 (COVID-19) एक वैश्विक सार्वजनिक स्वास्थ्य आपातकाल बन गया है। वर्तमान में, रोगियों को इम्यूनोमॉड्यूलेटरी प्रभावों से बचाने के लिए कोई विशिष्ट दवा नहीं थी। यह बताया गया कि COVID-19 गंभीर मामलों में MSC का उपयोग शरीर की सूजन प्रतिक्रिया को विनियमित करके और फेफड़ों के ऊतकों की मरम्मत और पुनर्जनन को बढ़ावा देकर रोगियों के परिणाम में सुधार करता है [20]। हालाँकि, इन विट्रो में लंबे समय तक संस्कृति के दौरान hMSCs के बार-बार उभरने से hMSCs के नैदानिक ​​​​अनुप्रयोग में बाधा उत्पन्न हुई। इस अध्ययन में, हम BM-hMSCs सेनेसेंस फेनोटाइप [21] पर आधारित इन विट्रो ड्रग स्क्रीनिंग सिस्टम स्थापित करते हैं। कई अध्ययनों ने TFs [22-27] के हेरफेर और विभिन्न दवाओं के आवेदन के आधार पर hMSCs के लिए उम्र बढ़ने से संबंधित हस्तक्षेप अनुसंधान किया [10. 13,17,28,29]। हालांकि, हम एसए - -गैल गतिविधि और विभेदन दक्षता के परिप्रेक्ष्य से बीएम-एचएमएससी पर विभिन्न दवाओं के एंटी-एजिंग प्रभाव का पूरी तरह से आकलन करने वाले पहले व्यक्ति हैं। रैपामाइसिन, ऑल्टिप्राज, मेटफॉर्मिन और विटामिन सी चार पारंपरिक दवाएं हैं जिनका उपयोग सबसे पहले एचएमएससी की उम्र बढ़ने के हस्तक्षेप के लिए किया जाता है। यद्यपि सभी चार दवाएं बीएम-एमएससी सेनेसेंस का प्रतिकार करती हैं, सेल भेदभाव को बढ़ावा देने में चार दवाओं के सटीक प्रभाव और अंतर्निहित तंत्र अलग थे। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि हम सेल सुपरनैटेंट्स और लाइसेट्स में ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और लिपिडोमिक्स प्रोफाइल के एकीकृत विश्लेषण द्वारा ड्रग इंटरवेंशन की एक समग्र मूल्यांकन प्रणाली भी स्थापित करते हैं। विस्तार से, ट्रांसक्रिप्टोमिक्स डेटा का दवा उपचार के बाद स्टेम सेल के फेनोटाइप के साथ संयोजन में पूरी तरह से विश्लेषण किया गया था ताकि दवा उपचार से प्रभावित मार्ग और अंतर्निहित तंत्र का पता लगाया जा सके। इसके अलावा, अलग-अलग समय बिंदुओं पर विभिन्न दवाओं के साथ इलाज किए गए कोशिकाओं के लिपिड परिवर्तन पैटर्न को एलसी-एमएस द्वारा निर्धारित किया गया था। इसके अलावा, ट्रांसक्रिपटॉमिक्स और लिपिड मेटाबोनोमिक के डेटा को एकीकृत करने के माध्यम से, दवा-विशिष्ट चयापचय पथ और दवा से संबंधित लिपिड परिवर्तनों का विश्लेषण और सारांश किया गया था।

चार दवाओं के बीच बीएम-एचएमएससी की विभेदन क्षमताओं में सुधार करने के लिए ओल्टिप्राज सबसे अच्छी दवा है। ऑल्टिप्राज उपचार से प्रभावित डीईजी मुख्य रूप से सेलुलर सिनेसेंस, सेल चक्र, और दवाओं, सीएमपी, और इसी तरह की सेलुलर प्रतिक्रिया में समृद्ध थे। ये परिवर्तन सेलुलर उम्र बढ़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, हालांकि, ऑल्टिप्राज़ और मेटफॉर्मिन, एनआरएफ 2 मार्ग अवरोधक, सामान्य नियामक मार्गों को प्रभावित करते हैं [30], जो मुख्य रूप से सेल भेदभाव क्षमताओं, सेल भाग्य और सेल चयापचय को समृद्ध करते हैं। एमटीओआर मार्ग के अवरोधक के रूप में, रैपामाइसिन कोशिकीय जीर्णता को रोक सकता है [31, 32] लगातार, हमने यह भी पाया कि रैपामाइसिन ओस्टोजेनिक भेदभाव को बढ़ावा देने में सबसे अच्छी भूमिका निभाता है जो मुख्य रूप से फॉस्फेट युक्त यौगिक चयापचय प्रक्रिया मार्ग, सेलुलर घटक संगठन को विनियमित करने के माध्यम से होता है। सेल संचार, सिग्नल ट्रांसडक्शन, मैक्रोमोलेक्यूल बायोसिंथेटिक प्रक्रिया, सेलुलर प्रोटीन चयापचय प्रक्रिया, और कंकाल प्रणाली विकास। विटामिन सी एक प्रसिद्ध रिडक्टेंट है और यह अन्य तीन दवाओं की तुलना में सेल प्रसार को बढ़ावा देने में सबसे अच्छी भूमिका निभाता है, लेकिन एमएससी की त्रिवंशीय भेदभाव क्षमताओं में सुधार में कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा। ये फेनोटाइप साइटोकाइन/लिपिड/ऑक्सीडेटिव तनाव की प्रतिक्रिया और उत्प्रेरक गतिविधि के सकारात्मक विनियमन (पूरक चित्रा 4) के कारण हो सकते हैं।

लिपिड को स्टेम सेल [33] के विभेदीकरण में अपूरणीय भूमिका निभाने के लिए प्रदर्शित किया गया है। हमने पहले पाया था कि पीसी और पीई सहित झिल्ली ग्लिसरॉफॉस्फोलिपिड्स की वृद्धि, वृद्धावस्था की एक बानगी, विश्व स्तर पर वृद्ध MSCs [18] में देखी गई थी। वर्तमान अध्ययन में, पीसी और पीई में कमी को ऑल्टिप्राज के साथ इलाज की गई कोशिकाओं में देखा गया था, जो एमएससी पीसी और पीई के विलंबित होने में सबसे अच्छा प्रदर्शन करते थे, यूकेरियोटिक झिल्ली के निर्माण में उच्चतम बहुतायत वाले लिपिड हैं। 34]। सीरा में पीसी और पीई के बढ़े हुए स्तर को युवा व्यक्तियों की तुलना में बड़े लोगों में दिखाया गया है [34]। दिलचस्प बात यह है कि हमारी पिछली टिप्पणियों में वृद्ध MSCs में PI अल्पसंख्यक GPL कम हो गए थे। इस अध्ययन में, सभी प्रेरित कोशिकाओं में पीआई को नाटकीय रूप से ऊंचा किया गया था। यांत्रिक रूप से, पाथवे विश्लेषण ने सुझाव दिया कि PI में वृद्धि सक्रिय CDS1 से जुड़ी हो सकती है। CDS1 kinase ROS सिग्नलिंग के नियमन में भाग लेने के लिए साबित हुआ है और ऑक्सीडेटिव प्रतिरोध [35] में कार्य करने वाले जीन की अभिव्यक्ति को और प्रभावित करता है। एक और महत्वपूर्ण रूप से अवरुद्ध चयापचय प्रवाह SFA से MUFA में SCD द्वारा मध्यस्थता में रूपांतरण है। लिपोजेनेसिस के बायोबैरोमीटर के रूप में, सक्रिय एसएफए / एमयूएफए को कैंसर और गैर-वसायुक्त वसायुक्त यकृत रोग (एनएएफएलडी) जैसी बीमारियों के एक बैच में देखा गया है [36,37] इसी तरह के परिणाम वृद्ध चूहों में भी देखे गए हैं, जो असामान्य चयापचय को दर्शाता है उम्र बढ़ने के दौरान जिगर में लिपिड [38]। कुल मिलाकर, हमारी रणनीति का उपयोग स्टेम सेल और कैंसर में दवा उपचार के बाद एंटी-एजिंग ड्रग स्क्रीनिंग और आणविक तंत्र की खोज में किया जा सकता है। मूल्यांकन प्रणाली के साथ रणनीति को जोड़कर, हम नई दवाओं की खोज करने के लिए स्टेम सेल की उम्र बढ़ने से संबंधित स्थिति के आधार पर वास्तविक समय की निगरानी कर सकते हैं जिनका उपयोग स्टेम सेल थेरेपी में किया जाएगा।

यह लेख www.aging-us.com . से निकाला गया है