Δι-Ιδρυματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών
Εφαρμοσμένη Βιοχημεία: Κλινική Χημεία, Βιοτεχνολογία και Αξιολόγηση Φαρμακευτικών Προϊόντων
Παρουσίαση Μ.Δ.Ε.
Ονοματεπώνυμο: Μπαρμπούτση Μαρία
Θέμα: Μελέτη του δυναμικού χονδρογενετικής διαφοροποίησης σε μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα παρουσία τεχνητών ικριωμάτων εξωκυττάριου χώρου
Επιβλέπων: Καθηγητής Νίκος Καραμάνος
Ημερομηνία: 09/10/2024
Ώρα: 10:00
Τόπος:
https://upatras-gr.zoom.us/j/5583501511?pwd=M2cyNjdWMFdQeEFjSVpsb1NZWDgzQT09&omn=99701691375
Η οστεοαρθρίτιδα ως εκφυλιστική νόσος των αρθρώσεων χαρακτηρίζεται από σταδιακή αποικοδόμηση του χόνδρου και αλλοίωση της δομής του εξωκυττάριου χώρου (ECM). Οι ελάχιστοι αποτελεσματικοί τρόποι αντιμετώπισης της ασθένειας σε συνδυασμό με την καλύτερη κατανόηση της παθοφυσιολογίας αυτής έχει στρέψει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας σε πρωτοποριακές θεραπευτικές προσεγγίσεις που βασίζονται στην αναγέννηση του χόνδρου με τεχνητά βιομιμητικά ικριώματα. Αυτά προσομοιάζουν τον ECM και προάγουν τη διαφοροποίηση μεσεγχυματικών βλαστοκυττάρων (MSCs) προς χονδροκύτταρα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα ικριώματα που συντίθενται από φυσικά πολυμερικά υλικά, όπως το κολλαγόνο τύπου ΙΙ, η ελαστίνη και το μετάξι. Μια κατηγορία MSCs που χρησιμοποιούνται προέρχονται από το Wharton's Jelly του ανθρώπινου ομφάλιου λώρου, λόγω της αφθονίας και της εύκολης απομόνωσής τους.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία μελετήθηκε η ικανότητα τεχνητών βιομιμητικών ικριωμάτων να επάγουν τη διαφοροποίηση MSCs από ομφάλιο λώρο ανθρώπου προς χονδροκύτταρα. Τα ικριώματα που χρησιμοποιήθηκαν βασίζονται στη σύνθεση ενός elastin-silk-mussel-like
(ELP) πολυπεπτιδίου, το οποίο τροποποιήθηκε με αλληλουχίες που ευνοούν τη διαφοροποίηση των MSCs. Οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν με το ELP πολυπεπτίδιο, τον αυξητικό παράγοντα μετασχηματισμού β1 (TGF-β1), καθώς και μοτίβα αργινίνης-γλυκίνης-ασπαρτικού οξέος (RGD). Τα δύο παραπάνω ικριώματα συνδυάστηκαν και με κολλαγόνο τύπου II. Προκειμένου να αξιολογηθούν τα υπό μελέτη ικριώματα ως προς την ικανότητα τους να επάγουν τη χονδρογένεση εξετάστηκε η έκφραση γονιδίων που συμμετέχουν στην αναδιαμόρφωση του ECM και αποτελούν χαρακτηριστικά μόρια των χονδροκυττάρων.
Μελετήθηκαν σε γονιδιακό επίπεδο οι κυριότεροι βιοδείκτες του ECM του χόνδρου, οι μεταγραφικοί παράγοντες διαφοροποίησης, οι δείκτες υπερτροφίας του χόνδρου, MMPs και οι ιστικοί αναστολείς τους, οι μεμβρανικές συνδεκάνες, οι πρωτεογλυκάνες DCN και VCN, η HAS2 και ο IGFR. Παράλληλα, εξετάστηκε η ενεργοποίηση των σηματοδοτικών μονοπατιών ERK1/2, PI3K/Akt και p38/MAPK. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η καλλιέργεια των κυττάρων στα ικριώματα του ELP προκαλεί μεταβολές στην έκφραση των παραπάνω μορίων και αναδιαμόρφωση του ECM, ενώ παράλληλα οδηγεί στην ενεργοποίηση σηματοδοτικών μονοπατιών που εμπλέκονται στη χονδρογένεση.
Συνεπώς τα υπό μελέτη ικριώματα επάγουν τη διαφοροποίηση των MSCs προς χονδροκύτταρα, καθιστώντας τα μια πολλά υποσχόμενη θεραπευτική προσέγγιση για την αντιμετώπιση της οστεοαρθρίτιδας.
Joint MSc Programme
Applied Biochemistry: Clinical Chemistry, Biotechnology, Evaluation of Pharmaceutical Products
MSc Presentation
Name: Mparmpoutsi Maria
Title: Evaluation of the differentiation potential of mesenchymal stem cells into chondrocytes in artificial matrix-based bioscaffolds
Supervisor: Professor N. Karamanos
Date: 09/10/24
Time: 10:00
Link:
https://upatras-gr.zoom.us/j/5583501511?pwd=M2cyNjdWMFdQeEFjSVpsb1NZWDgzQT09&omn=99701691375
Osteoarthritis (OA) is a degenerative joint disease, characterized by the progressive degradation of cartilage and alterations in the structure of the extracellular matrix (ECM). The limited availability of effective treatments, combined with a deeper understanding of the disease’s underlying pathophysiology, has directed the attention of the scientific community toward innovative therapeutic approaches. These treatments focus on cartilage regeneration using artificial biomimetic scaffolds, which mimic the ECM and promote the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) into chondrocytes. Scaffolds made from natural polymeric materials, such as type II collagen, elastin, and silk, have attracted significant scientific interest. One promising source of MSCs used in these methods is derived from Wharton's Jelly of the human umbilical cord, due to their abundance and ease of isolation.
In the present thesis, the ability of artificial biomimetic scaffolds to induce the differentiation of human umbilical cord mesenchymal stem cells into chondrocytes was investigated. The scaffolds studied were based on a crosslinked elastin-silk-mussel-like polypeptide (ELP), which was modified with specific sequences that enhance MSC differentiation.
The studies were conducted using the ELP, the transforming growth factor β1 (TGF-β1) and arginine-glycine-aspartic acid (RGD) motifs.
Additionally, both scaffolds were combined with type II collagen. To evaluate the scaffolds’ ability to induce chondrogenesis, the expression of genes involved in ECM remodeling, that are characteristic of chondrocytes, was examined. In particular, key ECM biomarker, transcription factors of differentiation, markers of cartilage hypertrophy, major cartilage MMPs and their tissue inhibitors, syndecans, the proteoglycans DCN and VCN, HAS2 and IGFR were studied. In parallel, the activation of ERK1/2, PI3K/Akt and p38/MAPK signaling pathways was assessed. The obtained results of this study demonstrated that ELP bioscaffolds modified with TGF-β1 peptide and RGD sequences induce changes in the expression of the above molecules and remodeling of the ECM, while simultaneously triggering activation of signaling pathways involved in chondrogenesis. Therefore, both scaffolds effectively induce the chondrogenic differentiation of MSCs into chondrocytes, suggesting their promising role as novel therapeutic approaches for OA.
ABSTRACT MSc - Anagnostou Theofano