Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67965
Title: Effects of TGF-β1, BMP 2/4 and their antagonists on limbal stem cell properties
Other Titles: ผลการกระตุ้นและยับยั้งของ TGF-β1, และ ผลการกระตุ้นและยับยั้งของ TGF-β1, และ BMP 2/4 ต่อคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิดกระจกตา
Authors: Sariya Jamjun
Advisors: Nipan Israsena Na Ayuthaya
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Medicine
Issue Date: 2009
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Stem cells maintenance and function in vivo are controlled by various factors provided by its unique local microenvironment or niche. Although the concept that corneal epithelial stem cells reside mainly in the limbus region has been widely accepted, the molecular mechanism how limbal niche signals govern limbal epithelium stem cells (LESCs) behavior during tissue homeostasis and corneal injury is not well understood. Here we showed that transforming growth factor beta (TGF-β), one of the most important growth factors in corneal wound healing triggered epithelial-to-mesenchymal transition change in LESCs resulted in cells adopted migratory phenotype and lost capability to generate corneal epithelial cells. Inhibition of TGF-β signaling by SB431542, in contrast, promoted stem cell maintenance. TGF-β1 also stimulated expression of BMP antagonists, especially noggin, in limbal stromal fibroblasts and limbal epithelium. To analyze the effect of niche derived BMP signals, we compared the capability of regular 3T3, 3T3 overexpressing BMP4 and noggin feeder systems in maintaining LESCs and studied how each feeder type affected gene expression profile of limbal epithelium. Our data demonstrated that 3T3-BMP4 had superior capability in maintaining epithelial progenitor phenotype, LESCs proliferation and increasing colony forming efficiency (CFE) compared with control 3T3. Although 3T3-Noggin increased clonogenic potential of primary LESCs, it partially promoted EMT change resulted in a marked reduction in their ability to generate epithelial cells upon serial passages. The effect of BMP4 in preventing EMT change and promoting epithelial phenotype maintenance probably be mediated by transcription factors Id-1 and Id-2, inhibitors of differentiation. Our data suggested that modulating niche signals could eventually lead to a way to improve the method for ex vivo expansion of LESCs for therapy.
Other Abstract: เซลล์ต้นกำเนิดทุกชนิดต้องการสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมต่อการอยู่รอดและคงคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิด (microenvironment หรือ niche) แม้ว่าในปัจจุบันงานวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าเซลล์ต้นกำเนิดของกระจกตาอยู่ในบริเวณ limbus อย่างไรก็ตาม ยังไม่ทราบแน่ชัดถึงกลไกการถ่ายทอดสัญญาณระดับโมเลกุลในการการควบคุมบทบาทของเซลล์ต้นกำเนิดเพื่อรักษาสมดุลของเซลล์ทั้งในสภาวะปกติและสภาวะที่มีการบาดเจ็บหรือเสื่อมสภาพ ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาถึงผลของ TGF-β1 ซึ่งเป็น growth factor ที่มีบทบาทสำคัญในกระบวนการรักษาบาดแผลของกระจกตา จากการทดลองพบว่า TGF-β1 กระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลง epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) ของเซลล์กำเนิดกระจกตา ส่งผลให้เซลล์มีการเคลื่อนตัวและสูญเสียความสามารถในการแบ่งตัวของเซลล์ผิวกระจกตา ในทางตรงกันข้าม เมื่อมีการยับยั้งการส่งสัญญาณของ TGF-β ด้วย SB431542 (TGF-β inhibitor) พบว่ากลับช่วยคงคุณสมบัติของเซลล์ต้นกำเนิด นอกจากนี้ยังพบว่า TGF-β1 มีผลกระตุ้นการแสดงออกของ BMP antagonists ได้แก่ noggin, gremlin, chordin และ follistatin ทั้งในชั้น epithelium และ stroma ของ limbus ทำให้สนใจที่จะศึกษาผลของ BMP signaling ภายใน limbal niche โดยสร้างเซลล์พี่เลี้ยงให้มีการแสดงออกของ BMP4 (3T3-BMP4) และ noggin (3T3-Noggin) จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่า 3T3-BMP4 สามารถช่วยรักษาสภาพของเซลล์พร้อมกับการเพิ่มจำนวนอย่างรวดเร็วของเซลล์ผิวกระจกตา รวมถึงความสามารถในการแบ่งตัวและเกิดเป็นโคโลนีของเซลล์ต้นกำเนิดได้ดีกว่าการใช้ 3T3 feeders ทั่วไป อย่างไรก็ตาม แม้จะพบว่า 3T3-Noggin ช่วยเพิ่มความสามารถในการเกิดเป็นโคโลนีของเซลล์ต้นกำเนิดกระจกตา ในขณะเดียวกันพบว่า noggin สามารถเหนียวนำการเกิด EMT ได้ส่วนหนึ่ง จึงทำให้ลดความสามารถในการเพิ่มจำนวนของ limbal epithelial cells เมื่อเพาะเลี้ยงไปได้ระยะเวลาหนึ่ง และจากการวิจัยนี้ยังพบว่า กลไกในการยับยั้ง EMT และการคงคุณสมบัติของเซลล์ผิวกระจกตาของ BMP นั้นเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณผ่าน transcription factors Id-1 และ Id-2 จากผลการวิจัยนี้ แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญในการควบคุมการถ่ายทอดสัญญาณในระดับโมเลกุลภายใน niche นำไปสู่การพัฒนาระบบการเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดกระจกตาให้มีประสิทธิภาพและเพียงพอต่อการนำไปใช้ปลูกถ่ายให้แก่คนไข้ที่สูญเสียการมองเห็นอีกจำนวนมาก
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2009
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Medical Science
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67965
Type: Thesis
Appears in Collections:Med - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Sariya_ja_front_p.pdf928.45 kBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_ch1_p.pdf678.06 kBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_ch2_p.pdf1.26 MBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_ch3_p.pdf760.21 kBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_ch4_p.pdf1.88 MBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_ch5_p.pdf841.85 kBAdobe PDFView/Open
Sariya_ja_back_p.pdf938.38 kBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.