Mesodermal fate decisions of a stem cell: the Wnt switch

Stem cells are a powerful resource for cell-based transplantation therapies in osteodegenerative disorders, but before some kinds of stem cells can be applied clinically, several aspects of their expansion and differentiation need to be better controlled. Wnt molecules and members of the Wnt signaling cascade have been ascribed a role in both these processes in vitro as well as normal development in vivo. However some results are controversial. In this review we will present the hypothesis that both canonical and non-canonical signaling are involved in mesenchymal cell fate regulation, such as adipogenesis, chondrogenesis and osteogenesis, and that in vitro it is a timely switch between the two that specifies the identity of the differentiating cell. We will specifically focus on the in vitro differentiation of adipocytes, chondrocytes and osteoblasts contrasting embryonic and mesenchymal stem cells as well as the role of Wnts in mesenchymal fate specification during embryogenesis

Vergleich des myogenen Differenzierungspotenzials von mesenchymalen Stammzellen (MSC) aus Fett und Knochenmark

Einleitung: Die Identifikation geeigneter Stammzellen für das Tissue Engineering von Skelettmuskulatur ist eine Grundvoraussetzung um funktionelles Gewebe in vitro generieren zu können. Als besonders Aussichtsreich gelten MSC, da diese auch nach höherer Passagierung nicht ihr Differenzierungspotential verlieren. Aus diesem Grund wurde das myogene Differenzierungspotential und das Proliferationsverhalten von MSC aus Fett mit denen aus Knochenmark verglichen.Material und Methoden: Die Proliferation wurde an MSC aus Fett und Knochenmark mit dem alamarBlue® Proliferationsassay an den Tagen 0 bis 21 unter Verwendung von sechs unterschiedlichen Zellkulturmedien gemessen. Als nächstes wurde das stabilste Referenzgen mit der geNorm- und der NormFinder-Software identifiziert und eine real-time RT-PCR myogener Differenzierungsmarker (MYH1, MYH8, ACTA1) in beiden Gruppen durchgeführt. Zusätzlich erfolgte eine immunhistochemische Färbung der myogenen Marker Desmin und MYF5.Ergebnisse: MSC aus Fett hatten insgesamt betrachtet höhere Proliferationsraten als MSC aus Knochenmark. Als stabilste Referenzgene konnten ACTB und B2M identifiziert werden. Diese wurden als Normalisierungsfaktor für die real-time PCR verwendet. Auf Genexpressionsebene konnten nur in MSC aus Fett myogene Differenzierungsmarker detektiert werden, wobei aus den Ergebnissen keine Expressionstendenz abgeleitet werden konnte. Immunhistochemisch konnte Desmin in MSC aus Fett bei Verwendung von konditioniertem Medium nachgewiesen werden.Schlussfolgerung: Die erhobenen Daten lassen darauf schließen, dass sich nur eine Subpopulation von MSC aus Fett mittels Zellkulturstimulation in die myogene Zellreihe differenzieren lässt. Eine alleinige Stimulation mit Zellkulturmedien ist nicht ausreichend, um Myofibrillen zu züchten

Identifizierung valider Housekeeping-Gene während der Differenzierung von humanen Myoblasten

Einleitung: Die Analyse der RNA-Expression mit Hilfe der real-time PCR (qRT-PCR) verwendet klassischerweise Housekeeping-Gene (HKG) als internen Vergleichsstandard. Dieses Verfahren wird zunehmend kritisch betrachtet, da es Hinweise gibt, dass die Expression gewisser HKG unter bestimmten experimentellen Bedingungen stark variieren kann. Um die Stabilität der HKG-Expression genauer zu evaluieren, untersuchten wir mittels qRT-PCR die Expressionsraten von 6 HKG während der Differenzierung von humanen Myoblastenzellkulturen. Methoden: Folgende HKG wurden untersucht: beta-actin (ACTAB), beta-2-microglobolin (B2M), Glycerinaldehydphosphatdehydrogenase (GAPDH), Peptidylprolylisomerase A (PPIA), TATA box binding protein (TBP) und ribosomal protein, large, P0 (RPLP0). Die geNorm und NormFinder Software wurden verwendet, um die besten HKG zu identifizieren.Desweiteren wurden die Ergebnisse mittels Korrelationskoeffizient mit einem nicht RNA-Differenzierungsmarker (Kreatinkinase) verglichen. Ergebnisse: Erstaunlicherweise zeigten die von den Computerprogrammen ausgewählten Referenzgene RPLPO und TBP mit der stabilsten Expression eine signifikante Korrelation mit der Kreatinkinase-Aktivität. ACTAB zeigte laut Software eine schlechte Stabilität, jedoch im Versuch nur eine geringe Korrelation mit der Kreatinkinase-Aktivität. Bei weiteren Untersuchungen an differenzierenden und nicht-differenzierenden Myblastenkulturen mit 4 verschiedenen Differenzierungsmarkergenen zeigte sich, dass die Normalisierung mit ACTAB die Unterschieden zwischen den verschiedenen Zellkulturen hervorhob, die Normalisierung mit RPLPO und TBL jedoch nicht. Schlussfolgerung: Daraus ergibt sich als bestes Referenzgen für Differenzierungsuntersuchungen an Myoblasten das Gen ACTAB

Genomic Profiling of Mesenchymal Stem Cells

Mesenchymal stem/stromal cells (MSC) are an accessible source of precursor cells that can be expanded in vitro and used for tissue regeneration for different clinical applications. The advent of microarray technology has enabled the monitoring of individual and global gene expression patterns across multiple cell populations. Thus, genomic profiling has fundamentally changed our capacity to characterize MSCs, identify potential biomarkers and determined key molecules regulating biological processes involved in stem cell survival, growth and development. Numerous studies have now examined the genomic profiles of MSCs derived from different tissues that exhibit varying levels of differentiation and proliferation potentials. The knowledge gained from these studies will help improve our understanding of the cellular signalling pathways involved in MSC growth, survival and differentiation, and may aid in the development of strategies to improve the tissue regeneration potential of MSCs for different clinical indications. The present review summarizes studies characterizing the gene expression profile of MSCs.Danijela Menicanin, P. Mark Bartold, Andrew C. W. Zannettino, Stan Grontho