iMuSCs, #4

Results(part 1)
By applying our established cell isolation method (Fig. 1a) iMuSCs were successfully isolated from the injured murine tibialis anterior (TA) muscle. Three days after the cell isolation, proliferating iMuSCs (~0.1% of the entire muscle cell population) appeared in the culture dishes; however, no cells were present in the cultures that established from the control, uninjured muscles (Fig. 1b). Microscopic evaluation revealed that representative iMuSCs were 5–7 μm in diameter, contained relatively large nuclei and a narrow rim of cytoplasm. Their nuclei were Hoechst 33342 positive and incorporated BrdU (Bromodeoxyuridine) with Msx1 (Msh homeobox 1) expression (Supplementary Fig. S1a). The freshly isolated, or early population of iMuSCs contained a high percentage of Msx1 and Cxcr4 (C-X-C chemokine receptor type 4) positive cells, among which were a few cells expressing Pax7 and Sca1 (Fig. 1c). Gene expression analysis of the entire biopsied injured TA muscles showed that Msx1, Oct4 (also called Pou5f1), Sox2 (SRY-box 2) and Nanog expression were up-regulated compared to the control uninjured old TA muscle (Fig. 1d and Supplementary Fig. S1b). Freshly isolated iMuSCs expressed myogenic stem cell related markers, i.e. Sca1, Pax7 and CD34, and the core pluripotency marker genes, i.e. Oct4, Sox2 and Nanog (Fig. 1e and Supplementary Fig. S1c). Cultured iMuSCs were expanded in vitro in muscle growth medium with an average cell population doubling time of 13 hours. Cytogenetic analysis revealed that iMuSCs had a normal female karyotype; however, chromosomal aberrations appeared during long-term culture (passage 33), resulting in trisomy for chromosome 5 (Supplementary Fig. S1d). We also discovered that iMuSCs had remarkable migration properties. Data from a time-lapse motility assay confirmed that iMuSCs migrated longer distances with higher velocities compared to the control mouse myoblast cell line, C2C12, and MuSCs isolated from control uninjured muscle (Fig. 1f). Moreover, iMuSCs expressed high levels of β-Catenin and several Cadherins at the mRNA level (Fig. 1g).
Figure 1: IMuSCs display stemness and exhibit improved migration ability.
srep17355-f1
 

結果(その1)

我々の考案した細胞単離法(図1a)を用いて、傷害マウス前脛骨(TA)筋からiMuSCsを単離することに成功した。分離後3日目、増殖するiMuSCs(全筋細胞のおよそ0.1%)が培養皿に出現した。一方、対照群である非傷害性マウスから樹立した培養からは何も得られなかった(図1b)。顕微鏡による観察では、iMuSCsは直径5-7μm、比較的大きい核を持ち、狭い輪郭から成る細胞質を有していた。その核はHoechst 33342陽性で、Msx1(Msh homeobox 1)を発現するためBrdU (ブロモデオキシウリジン)を取り込んだ(補足図S1a)。単離して直後の、或いは培養早期のiMuSCsは、Msx1 and Cxcr4(C-X-C chemokine receptor type 4)の陽性率が高かった。それらの中で、Pax7とSca1が陽性である細胞も散見された(図1c)。、傷害マウス前脛骨(TA)筋の全生検標本の遺伝子発現解析の結果、コントロール非傷害マウス前脛骨(TA)筋と比較すると、Msx1、Oct4 (Pou5f1とも呼ばれる)、Sox2 (SRY-box 2)、そしてNanogの発現が有意に上昇していた(図1d及びand補足図S1b)。新たに単離されたiMuSCsは、筋源性幹細胞関連マーカーであるSca1、Pax7及びCD34、そしてコア多能性細胞マーカー遺伝子であるOct4、Sox2、Nanogを発現した(図1e及び補足図S1c)。iMuSCsは筋成長培地においてin vitroで培養を続けると、増殖し続け、13時間で細胞数は2倍となった。 細胞遺伝学的解析によって、iMuSCsは正常雌マウスの核型を有することが明らかとなった。しかしながら、長期培養により、第5染色体がトリソミーとなる遺伝子異常が出現した(補足図S1d)。さらに我々は、iMuSCsが優れた遊走性を有することも見出した。低速度撮影運動アッセイから得られたデータによると、コントロールマウス群よりも、iMuSCsはより早い速度で、しかもより長距離を移動できることが分かった(図1f)。さらに、iMuSCsは、mRNAレベルで、βカテニンや数種のカドヘリンの発現頻度が高かった(図1g)。

 

 

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