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Authors
Abstract(s)
Mesenchymal stem cells (MSCs) obtained from different sources have been considered for cell
therapeutics against several diseases, were its derived extracellular vesicles (EVs) are the primary
mediators of the cells paracrine effect.
The present work aimed to evaluate the influence of different MSC sources, as adipose tissue,
bone marrow and umbilical cord matrix on the molecular profile of EVs acquired by Fourier-Transform
Infrared (FTIR) Spectroscopy after spectra pre-processing and its principal component and hierarchical
cluster analysis. It was evaluated the EVs, MSCs and conditioned media molecular profiles in function
of MSC source, MSC donor (i.e. 3 donors per source) and media composition (xenogeneic-free (XF) vs
serum-containing medium (DMEM-FBS)). Two replicates cultures per donor were considered.
EVs were obtained from the MSC conditioned media based on a kit assay using a polymer that,
however, absorbs on the EVs surface leading to an interference on the EVs spectra signal. The EVs high
dilution factor leads to the polymer partial desorption, as observed by other authors. Due to variability
of the desorption process, a lower reproductible spectra from EVs were obtained. Despite that, it was
possible to observe that EVs molecular profile depended on the media type and, for each MSC source,
on the MSC donor. It was also observed that EVs molecular profile obtained from DMEM cultures
apparently presented a more homogenous chemical profile than EVs obtained with XF medium. Diverse
ratios between infrared spectral bands were identified, that discriminate at a 5% significance, in mean
terms, the EVs molecular profile in function of the culture medium composition.
The MSC spectra were also highly variable due to different growth patterns. Even so, it was
possible to observe that MSC molecular profile depended on the culture media type, being observed a
more homogeneous molecular profile when cells were cultured in XF than in DMEM medium. When
grown on DMEM medium, it was possible to observe that MSC molecular profile depended on the MSC
source. MSC molecular profile also apparently depended on the MSC donor.
A very similar conditioned media spectra were obtained from the different cultures and,
consequently, higher reproducible molecular profiles were obtained in relation to MSC and EVs
analyses. It was observed that conditioned media molecular profile depended on MSC source, MSC
donor and culture media composition. A lower variable molecular profile was observed when using XF
medium, as observed with MSC molecular profile.
From the EVs, MSC and conditioned media molecular profiles, the best reproductive results
were obtained from the conditioned media, that pointed that it was affected by the MSC donor and
source. The impact of the culture media type, MSC source and donor was also partially observed on the
EVs and MSC molecular profile. All these results point to the impact of the culture media, MSC source
and donor on the EVs molecular profile. Therefore, in therapies-cell based and based EVs-based, the
impact of culture media, MSC source and donor should be considered.
As células estaminais mesenquimais (CEM’s) obtidas de diferentes fontes têm sido em diversas terapias celulares contra inúmeras doenças, sendo consideradas como mediadores dessas atividades as vesículas extracelulares (VEs) derivadas das CEM’s. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes fontes de CEM’s, tais como de tecido adiposo, medula óssea e da matriz do cordão umbilical. O perfil molecular foi analisado por espectroscopia de infravermelho de Transformada de Fourier (IVTF) após o pré-processamento dos espetros e da sua análise de componentes principais e de agrupamento hierárquico. Foi avaliado o perfil molecular das VEs, CEM’s e meios condicionados em função da fonte e dadores de CEM’s (i.e., 3 dadores por fonte) e composição do meio (StemPro XenoFree (XF) vs DMEM). Efetuaram-se duplicados de culturas por dador. As VEs foram isoladas de meios condicionados de CEM’s a partir de um kit baseado num polímero. No entanto, o polímero absorve à superfície das VEs, interferindo no sinal espectral das VEs. Fatores de diluição elevados das VEs levam à desorção parcial do polímero, como observado por outros autores. Devido à variabilidade do processo de desorção, os espectros de VEs apresentaram uma baixa reprodutibilidade. Apesar disto, foi possível observar que o perfil molecular das VEs dependeu do tipo de meio e, para cada fonte, do dador de CEM’s. Observou-se também que o perfil molecular de VEs de culturas de DMEM apresentaram aparentemente maior homogeneidade, em relaçao às VEs obtidas em XF. Foram identificadas diferentes razões entre bandas espectrais que discriminam a 5% de significância e em termos de média, os perfis moleculares de VEs em função da composição do meio de cultura. Os espetros de CEM’s também apresentam uma elevada variabilidade devido a padrões de crescimento diferentes. Mesmo assim, observou-se que o perfil molecular das CEM’s dependeu do tipo de meio de cultura, havendo uma maior homogeneidade nos perfis moleculares das células cultivadas em XF do que em DMEM. O perfil molecular das células crescidas em meio DMEM dependeu da fonte de CEM’s. O perfil molecular das células também dependeu aparentemente do dador. Foram obtidos espetros de meios condicionados muito similares e consequentemente, os respetivos perfis moleculares apresentaram elevada reprodutibilidade. Foi observado que os perfis moleculares dos meios condicionados dependem da fonte e do dador de CEM’s e da composição do meio de cultura. Foi observado que os meios condicionados apresentaram perfis moleculares mais homogéneos quando as células mantidas em meio XF, tal como observado com o perfil molecular de CEM’s. Dos perfis moleculares de VEs, CEM’s e meios condicionados analisados, os resultados mais reprodutíveis foram obtidos com os meios condicionados, que apontaram que o perfil molecular depende do dador e da fonte de CEM’s. O impacto do tipo de meio de cultura, fonte de CEM’s e dador foi observado parcialmente no perfil molecular de VEs e CEM’s. Assim, nas terapias celulares e acelulares baseadas em VEs, deve ser considerado o impacto do meio de cultura, do dador e da fonte de CEM’s.
As células estaminais mesenquimais (CEM’s) obtidas de diferentes fontes têm sido em diversas terapias celulares contra inúmeras doenças, sendo consideradas como mediadores dessas atividades as vesículas extracelulares (VEs) derivadas das CEM’s. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes fontes de CEM’s, tais como de tecido adiposo, medula óssea e da matriz do cordão umbilical. O perfil molecular foi analisado por espectroscopia de infravermelho de Transformada de Fourier (IVTF) após o pré-processamento dos espetros e da sua análise de componentes principais e de agrupamento hierárquico. Foi avaliado o perfil molecular das VEs, CEM’s e meios condicionados em função da fonte e dadores de CEM’s (i.e., 3 dadores por fonte) e composição do meio (StemPro XenoFree (XF) vs DMEM). Efetuaram-se duplicados de culturas por dador. As VEs foram isoladas de meios condicionados de CEM’s a partir de um kit baseado num polímero. No entanto, o polímero absorve à superfície das VEs, interferindo no sinal espectral das VEs. Fatores de diluição elevados das VEs levam à desorção parcial do polímero, como observado por outros autores. Devido à variabilidade do processo de desorção, os espectros de VEs apresentaram uma baixa reprodutibilidade. Apesar disto, foi possível observar que o perfil molecular das VEs dependeu do tipo de meio e, para cada fonte, do dador de CEM’s. Observou-se também que o perfil molecular de VEs de culturas de DMEM apresentaram aparentemente maior homogeneidade, em relaçao às VEs obtidas em XF. Foram identificadas diferentes razões entre bandas espectrais que discriminam a 5% de significância e em termos de média, os perfis moleculares de VEs em função da composição do meio de cultura. Os espetros de CEM’s também apresentam uma elevada variabilidade devido a padrões de crescimento diferentes. Mesmo assim, observou-se que o perfil molecular das CEM’s dependeu do tipo de meio de cultura, havendo uma maior homogeneidade nos perfis moleculares das células cultivadas em XF do que em DMEM. O perfil molecular das células crescidas em meio DMEM dependeu da fonte de CEM’s. O perfil molecular das células também dependeu aparentemente do dador. Foram obtidos espetros de meios condicionados muito similares e consequentemente, os respetivos perfis moleculares apresentaram elevada reprodutibilidade. Foi observado que os perfis moleculares dos meios condicionados dependem da fonte e do dador de CEM’s e da composição do meio de cultura. Foi observado que os meios condicionados apresentaram perfis moleculares mais homogéneos quando as células mantidas em meio XF, tal como observado com o perfil molecular de CEM’s. Dos perfis moleculares de VEs, CEM’s e meios condicionados analisados, os resultados mais reprodutíveis foram obtidos com os meios condicionados, que apontaram que o perfil molecular depende do dador e da fonte de CEM’s. O impacto do tipo de meio de cultura, fonte de CEM’s e dador foi observado parcialmente no perfil molecular de VEs e CEM’s. Assim, nas terapias celulares e acelulares baseadas em VEs, deve ser considerado o impacto do meio de cultura, do dador e da fonte de CEM’s.
Description
Thesis to obtain the master degree in Biomedical Engineering
Keywords
Mesenchymal stem cells Células estaminais mesenquimais Extracellular vesicles Vesículas extracelulares FTIR Spectroscopy Espectroscopia de IVT Molecular profile Perfil molecular,
Citation
PIRES, Filipa Adriana Rego - Effect of mesenchymal stem cell source on the molecular profile of extracellular vesicles for cell therapy. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa - Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa, 2019. Dissertação de mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa - Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa