Characterization and cardiac differentiation of chicken spermatogonial stem cells

Abstract

여러가지 실험적 결과들은 다능성의 성체 생식줄기세포가 배아줄기세포처런 유사한 줄기세포의 특성을 보여주고 이를 통하여 안정적인 줄기세포로서의 특성을 보여주고 있음을 나타내었다. 본 연구의 결과는 심장질환을 치료할 수있는 세포 치료제로서의 가능성을 보여주고 있다. 본 연구에서, 우리는 성공적으로 정원줄기세포를 정소로부터 분리할 수 있었으며, 부가적인 실험을 통하여 다능성을 확인하였다. 이 실험을 증명하기 위하여 PAS 염색, AP 염색 그리고 줄기세포 특이 항체(Oct4, SSEA1, SSEA3, SSEA4, STRA 1-60, and STRA 1-81)들을 이용하여 줄기세포를 검증하였다. 본 연구결과에서는 배아줄기세포관련된 마커에서도 동일하게 강한 발현을 내었으며, 삼배엽성 분화 실험에서도 부분적으로 분화가 완성됨을 확인하였다. 본 줄기세포를 이용하여 분화시킨 심근세포에서 특이적으로 발현하는 sarcomeric alpha actinin, specific for alpha-cardiac actinin, conexin-43등의 심장박동과 관련된 유전자가 높은 발현을 보였으며, troponin T 와 같은 근육의 수축과 팽창을 조절하는 단백질의 발현을 관찰 할 수 있었다. 추가적으로, RT-PCR을 통하여 심근관련 전사인자 유래 유전자들의 발현이 분화가 진행되면서 증가함을 관찰하였다. 본 연구 결과들은 아마도 닭의 정원줄기세포가 심근세포로 분화하면서 배아줄기세포와 유사한 기능을 가지고, 이를 통하여 심근세포 치료에 관련한 기초자료를 제공할 것으로 예상되며, 향후 치료를 위한 적용이 가능할 것으로 사료된다.

Cumulative experiments have illustrated that multipotent adult germline stem cells (maGSCs) have been successfully established and show phenotypic characteristics similar to embryonic stem cells (ESCs). As such, this would be an ideal cell source for stem cell?based regenerative therapy which is a promising approach for the treatment of heart failure. In the present study, we successfully isolated chicken spermatogonial stem cells (SSCs) from testicular cells and performed subsequent analysis to identify pluripotent cells by investigation with cytochemical reagents including periodic acid-Schiff (PAS), alkaline phosphatase (AP), and antibodies to stage-specific embryonic antigens (Oct4, SSEA1, SSEA3, SSEA4, STRA 1-60, and STRA 1-81). Our results show that maGSCs highly express these markers related to ESCs and could spontaneously differentiate into three embryonic germ (EG) layers in vitro. The maGSC-derived cardiomyocytes expressed some cardiac-specific markers such as sarcomeric alpha actinin, specific for alpha-cardiac actinin; conexin-43, the major protein of gap junctions which are thought to play a crucial role in the synchronized contraction of the heart and in embryonic development; and cardiac troponin T, the tropomyosin binding subunit of the troponin complex which regulates muscle contraction in response to alterations in intracellular calcium ion concentration. Furthermore, reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) results indicated these genes related to cardiac transcription factors were expressed following differentiation. Our results contribute information related to the ability of maGSCs to differentiate into cells such as contraction cardiomyocytes similar to ESCs providing a new source of distinct cardiomyocyte types for basic research and potential therapeutic application.