Human Wharton’s jelly-derived mesenchymal stromal cells promote bone formation in immunodeficient mice when administered into a bone microenvironment

Bone microenvironment; Bone regeneration; Multipotent mesenchymal stromal cells

Detalles Bibliográficos
Autores: Cabrera Perez, Raquel, Ràfols-Mitjans, Alexis, Roig-Molina, Ángela, Beltramone, Silvia, BATLLE MORERA, LAURA, Vives, Joaquim
Tipo de recurso: artículo
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2023
País:España
Institución:Departament de Salut de la Generalitat de Catalunya (DS)
Repositorio:Scientia. Dipòsit d'Informació Digital del Departament de Salut
OAI Identifier:oai:scientiasalut.gencat.cat:11351/10633
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/11351/10633
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Cèl·lules mare mesenquimàtiques
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[Cabrera-Pérez R] Servei de Teràpia Cel·lular i Avançada, Blood and Tissue Bank (BST), Barcelona, Spain. Grup de Recerca d’Enginyeria Tissular Musculoesquelètica, Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), Barcelona, Spain. Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Spain. [Ràfols-Mitjans A, Beltramone S, Batlle-Morera L] Centre for Genomic Regulation (CRG), Genomic Regulation, Stem Cells and Cancer Program, The Barcelona Institute of Science and Technology, Barcelona, Spain. [Roig-Molina Á] Grup de Recerca d’Enginyeria Tissular Musculoesquelètica, Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), Barcelona, Spain. Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Spain. [Vives J] Servei de Teràpia Cel·lular i Avançada, Blood and Tissue Bank (BST), Barcelona, Spain. Grup de Recerca d’Enginyeria Tissular Musculoesquelètica, Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), Barcelona, Spain. Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Spain. Departament de Medicina, Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Spain
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This may be explained by the apparent recalcitrance of MSC,WJ to differentiate into the osteogenic lineage in vitro, as opposed to permissive bone marrow (BM)-derived MSCs (MSC,BM) that readily commit to bone cells. Consequently, the actual osteogenic in vivo capacity of MSC,WJ is under discussion. Methods We investigated how physiological bone environments affect the osteogenic commitment of recalcitrant MSCs in vitro and in vivo. To this end, MSC of BM and WJ origin were co-cultured and induced for synchronous osteogenic differentiation in vitro using transwells. For in vivo experiments, immunodeficient mice were injected intratibially with a single dose of human MSC and bone formation was evaluated after six weeks. Results Co-culture of MSC,BM and MSC,WJ resulted in efficient osteogenesis in both cell types after three weeks. However, MSC,WJ failed to commit to bone cells in the absence of MSC,BM’s osteogenic stimuli. In vivo studies showed successful bone formation within the medullar cavity of tibias in 62.5% of mice treated with MSC, WJ. By contrast, new formed trabeculae were only observed in 25% of MSC,BM-treated mice. Immunohistochemical staining of human COXIV revealed the persistence of the infused cells at the site of injection. Additionally, cells of human origin were also identified in the brain, heart, spleen, kidney and gonads in some animals treated with engineered MSC,WJ (eMSC,WJ). Importantly, no macroscopic histopathological alterations, ectopic bone formation or any other adverse events were detected in MSC-treated mice. Conclusions Our findings demonstrate that in physiological bone microenvironment, osteogenic commitment of MSC,WJ is comparable to that of MSC,BM, and support the use of off-the-shelf allogeneic MSC,WJ products in bone repair and bone regeneration applications.This work was funded by CRG’s Emergent Translational Research Project Grant. Research in JV's laboratory is developed in the context of Red Española de Terapias Avanzadas (TERAV, expedient no. RD21/0017/0022) funded by Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) in the context of NextGenerationEU's Recovery, Transformation and Resilience Plan, and has been recognised as a Consolidated Research Group by Generalitat de Catalunya (2021-SGR-00877). The disclosed funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.BMCInstitut Català de la Salut[Cabrera-Pérez R] Servei de Teràpia Cel·lular i Avançada, Blood and Tissue Bank (BST), Barcelona, Spain. Grup de Recerca d’Enginyeria Tissular Musculoesquelètica, Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), Barcelona, Spain. Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra, Spain. 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