Altered Lipid Accumulation in Nannochlropsis Salina CCAP849/3 Following EMS and UV Induced Mutagenesis

Microalgae have potential as a chemical feed stock in a range of industrial applications. Nannochloropsis salina was subject to EMS mutagenesis and the highest lipid containing cells selected using fluorescence-activated cell sorting. Assessment of growth, lipid content and fatty acid composition identified mutant strains displaying a range of altered traits including changes in the PUFA content and a total FAME increase of up to 156% that of the wild type strain. Combined with a reduction in growth this demonstrated a productivity increase of up to 76%. Following UV mutagenesis, lipid accumulation of the mutant cultures was elevated to more than 3 fold that of the wild type strain, however reduced growth rates resulted in a reduction in overall productivity. Changes observed are indicative of alterations to the regulation of the omega 6 Kennedy pathway. The importance of these variations in physiology for industrial applications such as biofuel production is discussed.

Monocyte-derived dendritic cells: a potential target for therapy in multiple sclerosis (MS)

Monocytes can differentiate into dendritic cells (DC), cells with a pivotal role in both protective immunity and tolerance. Defects in the maturation or function of DC may be important in the development of autoimmune disease. We sought to establish if there were differences in the cytokine (granulocyte-macrophage colony-stimulating factor and IL-4)-driven maturation of monocytes to DC in patients with MS and whether drugs used to treat MS affected this process in vitro. We have demonstrated that there is no defect in the ability of magnetic activated cell sorting (MACS)-purified monocytes from patients with MS to differentiate to DC, but equally they show no tendency to acquire a DC phenotype without exogenous cytokines. Interferon-beta1a prevents the acquisition of a full DC phenotype as determined by light and electron microscopy and by flow cytometry. Methylprednisolone not only prevents the development of monocyte-derived DC but totally redirects monocyte differentiation towards a macrophage phenotype. Evidence is evolving for a role for DC in central nervous system immunity, either within the brain or in cervical lymph nodes. The demonstrated effect of both drugs on monocyte differentiation may represent an important site for immune therapy in MS.

Evidence supporting a role for N-epsilon-(3-formyl-3,4-dehydropiperidino)lysine accumulation in Muller glia dysfunction and death in diabetic retinopathy

Purpose: Recent evidence suggests that neuroglial dysfunction and degeneration contributes to the etiology and progression of diabetic retinopathy. Advanced lipoxidation end products (ALEs) have been implicated in the pathology of various diseases, including diabetes and several neurodegenerative disorders. The purpose of the present study was to investigate the possible link between the accumulation of ALEs and neuroretinal changes in diabetic retinopathy.

Methods: Retinal sections obtained from diabetic rats and age-matched controls were processed for immunohistochemistry using antibodies against several well defined ALEs. In vitro experiments were also performed using a human Muller (Moorfields/Institute of Ophthalmology-Muller 1 [ MIO-M1]) glia cell line. Western blot analysis was used to measure the accumulation of the acrolein-derived ALE adduct N epsilon-(3-formyl-3,4-dehydropiperidino)lysine (FDP-lysine) in Muller cells preincubated with FDP-lysine-modified human serum albumin (FDP-lysine-HSA). Responses of Muller cells to FDP-lysine accumulation were investigated by analyzing changes in the protein expression of heme oxygenase-1 (HO-1), glial fibrillary acidic protein (GFAP), and the inwardly rectifying potassium channel Kir4.1. In addition, mRNA expression levels of vascular endothelial growth factor (VEGF), interleukin-6 (IL-6), and tumor necrosis factor-alpha (TNF alpha) were determined by reverse transcriptase PCR (RT-PCR). Apoptotic cell death was evaluated by fluorescence-activated cell sorting (FACS) analysis after staining with fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled annexin V and propidium iodide.

Results: No significant differences in the levels of malondialdehyde-, 4-hydroxy-2-nonenal-, and 4-hydroxyhexenal-derived ALEs were evident between control and diabetic retinas after 4 months of diabetes. By contrast, FDP-lysine immunoreactivity was markedly increased in the Muller glia of diabetic rats. Time-course studies revealed that FDP-lysine initially accumulated within Muller glial end feet after only a few months of diabetes and thereafter spread distally throughout their inner radial processes. Exposure of human Muller glia to FDP-lysine-HSA led to a concentration-dependent accumulation of FDP-lysine-modified proteins across a broad molecular mass range. FDP-lysine accumulation was associated with the induction of HO-1, no change in GFAP, a decrease in protein levels of the potassium channel subunit Kir4.1, and upregulation of transcripts for VEGF, IL-6, and TNF-alpha. Incubation of Muller glia with FDP-lysine-HSA also caused apoptosis at high concentrations.

Conclusions: Collectively, these data strongly suggest that FDP-lysine accumulation could be a major factor contributing to the Muller glial abnormalities occurring in the early stages of diabetic retinopathy.

Targeting translocator protein (18 kDa) (TSPO) dampens pro-inflammatory microglia reactivity in the retina and protects from degeneration

BACKGROUND: Reactive microglia are commonly seen in retinal degenerative diseases, and neurotoxic microglia responses can contribute to photoreceptor cell death. We and others have previously shown that translocator protein (18 kDa) (TSPO) is highly induced in retinal degenerations and that the selective TSPO ligand XBD173 (AC-5216, emapunil) exerts strong anti-inflammatory effects on microglia in vitro and ex vivo. Here, we investigated whether targeting TSPO with XBD173 has immuno-modulatory and neuroprotective functions in two mouse models of acute retinal degeneration using bright white light exposure.

METHODS: BALB/cJ and Cx3cr1 (GFP/+) mice received intraperitoneal injections of 10 mg/kg XBD173 or vehicle for five consecutive days, starting 1 day prior to exposure to either 15,000 lux white light for 1 h or 50,000 lux focal light for 10 min, respectively. The effects of XBD173 treatment on microglia and Müller cell reactivity were analyzed by immuno-stainings of retinal sections and flat mounts, fluorescence-activated cell sorting (FACS) analysis, and mRNA expression of microglia markers using quantitative real-time PCR (qRT-PCR). Optical coherence tomography (OCT), terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) stainings, and morphometric analyses were used to quantify the extent of retinal degeneration and photoreceptor apoptosis.

RESULTS: Four days after the mice were challenged with bright white light, a large number of amoeboid-shaped alerted microglia appeared in the degenerating outer retina, which was nearly completely prevented by treatment with XBD173. This treatment also down-regulated the expression of TSPO protein in microglia but did not change the TSPO levels in the retinal pigment epithelium (RPE). RT-PCR analysis showed that the microglia/macrophage markers Cd68 and activated microglia/macrophage whey acidic protein (Amwap) as well as the pro-inflammatory genes Ccl2 and Il6 were reduced after XBD173 treatment. Light-induced degeneration of the outer retina was nearly fully blocked by XBD173 treatment. We further confirmed these findings in an independent mouse model of focal light damage. Retinas of animals receiving XBD173 therapy displayed significantly more ramified non-reactive microglia and more viable arrestin-positive cone photoreceptors than vehicle controls.

CONCLUSIONS: Targeting TSPO with XBD173 effectively counter-regulates microgliosis and ameliorates light-induced retinal damage, highlighting a new pharmacological concept for the treatment of retinal degenerations.

Rôle de l’extrémité C-terminale dans l’expression du canal calcique Cav1.2 à la membrane plasmique

Le canal calcique de type L, Cav1.2, joue un rôle clé dans le couplage excitation-contraction des myocytes ventriculaires. Il a été montré que la sous-unité Cavα1 était sujette à l’épissage alternatif et que ce phénomène pouvait mener à une protéine tronquée en C-terminal au niveau de l’exon 45 (Liao, Yong et al. 2005). D’autres groupes ont étudié différentes délétions au niveau de l’extrémité C-terminale (De Jongh, Warner et al. 1991; Gao, Cuadra et al. 2001). Les courants mesurés dans la configuration cellule entière, était significativement plus grands que le canal « pleine longueur ». Nous avons décidé de tester certaines de ces délétions (ΔC2030, ΔC1935, ΔC1856, ΔC1733, ΔC1700) en présence ou en absence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3, susceptible d’interagir avec l’extrémité C-terminale de la sous-unité Cavα1 par l’intermédiaire de son domaine SH3 (Lao, Kobrinsky et al. 2008). Les résultats obtenus dans les ovocytes de Xénope ont mis en évidence que les sous-unités Cavα1.2 tronquées montraient des courants globaux plus élevés que le canal « pleine longueur » en présence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3 et que les sous-unités Cavα1.2 tronquées donnaient des courants en absence de la sous-unité Cavβ3 contrairement à la sous-unité Cavα1.2 « pleine longueur ». Afin de vérifier si l’augmentation des courants macroscopiques était le résultat d’une augmentation du nombre de sous-unités Cavα1.2 à la membrane, nous avons choisi de quantifier la fluorescence spécifiquement due à cette sous-unité en utilisant la méthode de cytométrie de flux (FACS : « Fluorescence Activated Cell Sorting »). L’épitope HA a été inséré dans une région extracellulaire de la sous-unité Cavα1 du canal calcique Cav1.2 et un anticorps anti-HA couplé au FITC (« Fluorescein IsoThioCyanate ») a été utilisé pour observer la fluorescence. Nos résultats confirment que la sous-unité Cavα1-HA du canal calcique Cav1.2, s’exprime à la membrane plasmique en présence de la sous-unité auxiliaire Cavβ3, et qu’en absence de celle-ci, ne s’exprime que peu ou pas à la membrane. Les mêmes résultats ont été obtenus pour les trois délétions testées dans les mêmes conditions soit Cavα1.2-HA ΔC1935, Cavα1.2-HA ΔC1856 et Cavα1.2-HA ΔC1733. Ensemble, ces résultats suggèrent que l’augmentation des courants macroscopiques observés après une délétion partielle du C-terminal n’est pas causée par une augmentation du nombre de protéines Cavα1.2 à la membrane.

Caractérisation de la migration du virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1) par protéomique

Le virus Herpès simplex de type 1 (HSV-1), agent étiologique des feux sauvages, possède une structure multicouche comprenant une capside icosaédrale qui protège le génome viral d’ADN, une couche protéique très structurée appelée tégument et une enveloppe lipidique dérivant de la cellule hôte et parsemée de glycoprotéines virales. Tous ces constituants sont acquis séquentiellement à partir du noyau, du cytoplasme et du réseau trans-golgien. Cette structure multicouche confère à HSV-1 un potentiel considérable pour incorporer des protéines virales et cellulaires. Toutefois, l’ensemble des protéines qui composent ce virus n’a pas encore été élucidé. De plus, malgré son rôle critique à différentes étapes de l’infection, le tégument demeure encore mal défini et ce, tant dans sa composition que dans la séquence d’addition des protéines qui le composent. Toutes ces incertitudes quant aux mécanismes impliqués dans la morphogenèse du virus nous amènent à l’objectif de ce projet, soit la caractérisation du processus de maturation d’HSV-1. Le premier article présenté dans cette thèse et publié dans Journal of Virology s’attarde à la caractérisation protéique des virus extracellulaires matures. Grâce à l’élaboration d’un protocole d’isolation et de purification de ces virions, une étude protéomique a pu être effectuée. Celle-ci nous a permis de réaliser une cartographie de la composition globale en protéines virales des virus matures (8 protéines de la capside, 23 protéines du tégument et 13 glycoprotéines) qui a fait la page couverture de Journal of Virology. De plus, l’incorporation potentielle de 49 protéines cellulaires différentes a été révélée. Lors de cette étude protéomique, nous avons aussi relevé la présence de nouveaux composants du virion dont UL7, UL23, ICP0 et ICP4. Le deuxième article publié dans Journal of General Virology focalise sur ces protéines via une analyse biochimique afin de mieux comprendre les interactions et la dynamique du tégument. Ces résultats nous révèlent que, contrairement aux protéines ICP0 et ICP4, UL7 et UL23 peuvent être relâchées de la capside en présence de sels et que les cystéines libres jouent un rôle dans cette relâche. De plus, cet article met en évidence la présence d’ICP0 et d’ICP4 sur les capsides nucléaires suggérant une acquisition possible du tégument au noyau. La complexité du processus de morphogenèse du virus ainsi que la mise en évidence d’acquisition de protéines du tégument au noyau nous ont incités à poursuivre nos recherches sur la composition du virus à un stade précoce de son cycle viral. Les capsides C matures, prémisses des virus extracellulaires, ont donc été isolées et purifiées grâce à un protocole innovateur basé sur le tri par cytométrie en flux. L’analyse préliminaire de ces capsides par protéomique a permis d’identifier 28 protéines virales et 39 protéines cellulaires. Les données recueilles, comparées à celles obtenues avec les virus extracellulaires, suggèrent clairement un processus séquentiel d’acquisition des protéines du tégument débutant dans le noyau, site d’assemblage des capsides. Finalement, tous ces résultats contribuent à une meilleure compréhension du processus complexe de maturation d’HSV-1 via l’utilisation de techniques variées et innovatrices, telles que la protéomique et la cytométrie en flux, pouvant être appliquées à d’autres virus mais aussi permettre le développement de meilleurs traitements pour vaincre l’HSV-1.

Les cytokines inflammatoires modulent la prolifération et la différenciation in vitro des cellules souches/progénitrices de la moelle épinière.

La moelle épinière (MÉ) est essentielle pour relier les informations motrices et sensorielles entre le cerveau et la périphérie. Malheureusement, elle peut facilement être endommagée suite à un traumatisme médullaire (TM) ou des pathologies comme la sclérose en plaques. Chez les vertébrés inférieurs, tels les amphibiens, la MÉ lésée se régénère via ses cellules souches endogènes, alors que celle des mammifères démontre une très faible habileté régénératrice post-traumatique. Des travaux récents ont démontré que la MÉ des mammifères contient des cellules souches neurales latentes correspondant aux cellules épendymaires du canal central. D’autres études ont prouvé qu’à la suite d’un TM, les cellules souches épendymaires (cSÉ) prolifèrent, migrent vers le site de la lésion et se différencient principalement en cellules gliales. Promouvoir la régénération de la MÉ endommagée via la modulation des cellules souches endogènes devient donc une voie thérapeutique intéressante. Isolant des cellules souches/progénitrices de la MÉ via la culture de neurosphères (NS), nos études in vitro, en présence de cytokines inflammatoires ou de milieu conditionné auxmacrophages, suggèrent que la réponse inflammatoire influence fortement la prolifération et la différentiation des cSÉ. Dans l’objectif de définir le programme génétique relié à l’activation des cSÉ de la MÉ, nous avons débuté l’élaboration d’un protocole d’isolement des cSÉ à l’aide d’un modèle de souris transgénique.

Influence de la fibrose hépatique sur le développement du carcinome hépatocellulaire

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est un cancer au pronostic sombre, car il est souvent diagnostiqué trop tardivement pour entreprendre un traitement curatif. Il se développe dans 80-90% des cas sur fond de cirrhose. On connait mal comment la fibrose, étape préliminaire à la cirrhose, et son principal constituant, le collagène de type 1 (COL1), peuvent jouer un rôle dans le processus du CHC. Nous avons tout d’abord étudié le développement de la fibrose dans un modèle utilisant la souris nue. Nous avons déterminé qu’après 16 semaines d’administration de thioacétamide dans l’eau de boisson, il est possible d’obtenir une fibrose suffisante pour induire une hépatoprotection en présence de différents hépatotoxiques (AST dans le sérum de souris fibrotiques vs non-fibrotiques : Anti-Fas JO2 (4665 ± 2596 vs. 13953 ± 2260 U/L; P<0.05), acétaminophène (292 ± 66 vs. 4087 ± 2205 U/L; P<0.01) et CCL4 (888 ± 268 vs. 15673 ± 2782 U/L; P<0.001)). Ces résultats confirment que la présence de COL1 et de fibrose favorise la survie des hépatocytes normaux tel qu’observé précédemment au laboratoire. Par la suite, nous avons sélectionné in vivo, par injection intrasplénique de la lignée de CHC Hepa1-6, une lignée à forte tumorigénicité nommée dt-Hepa1-6 (28±12 lésions vs. 0±0 lésions à 21 jours). Cette lignée était composée d’une sous-population cellulaire arborant la protéine de surface EpCAM (34.0±0.1%). Par tri cellulaire, nous avons démontré que ces cellules étaient partiellement responsables de la tumorigénicité accrue (EpCAM + (86.7±2.3%) :1093±74 lésions vs. EpCAM- (15.3±1.0%) :473±100 lésions; P<0.01). Nous avons alors démontré que la présence de fibrose favorise le développement de la lignée dt-Hepa1-6 in vivo (604±242 vs 22±9 lésions; P<0.05). De plus, la présence de fibrose réduit l’efficacité du traitement au cisplatin in vivo (44.5±4.9 vs. 78.7±6.9%; P<0.01) confirmant les résultats obtenus in vitro (Apoptose : COL1 13.75±0.44% vs. plastique 31.45±1.37%; P<0.001). En conclusion, la présence de fibrose et de son principal constituant, le COL1, favorise la survie et la progression du CHC.

Étude de l’immunité mucosale génitale chez des femmes béninoises hautement exposées au VIH-1 séronégatives (HESN) et séropositives.

Introduction : Aujourd’hui, 35,3 millions de personnes vivent avec le virus de l’immunodéficience humaine (VIH)-1 dans le monde ; l’Afrique subsaharienne concentre 70% des nouvelles infections et les femmes en représentent plus de la moitié. Le mode de transmission du VIH le plus répandu est par voie mucosale génitale suite à des relations sexuelles. Le tractus génital féminin (TGF) possède un milieu immunitaire complexe qui doit contrer l’invasion par des pathogènes tout en maintenant la tolérance/contrôle de la flore normale vaginale étant sous la pression de procréation sous influence des hormones sexuelles. De plus, les mécanismes favorisant ou prévenant l’infection du TGF par le VIH ne sont pas précisément identifiés. Hypothèse : Le contexte inflammatoire mucosal génital et la résultante de dialogues intercellulaires tel qu’entre les cellules épithéliales génitales (CEG) et les cellules dendritiques myéloïdes (mDC), qui sont des premières à rencontrer le virus aux portes d’entrée mucosales, modulent l’activité des lymphocytes qui est déterminante dans le type de réponse immunitaire élaborée par l’hôte. Méthodologie : Des spécimens provenant d’une cohorte de travailleuses du sexe (TS) recrutées à Cotonou au Bénin en Afrique subsaharienne ont été analysés. Nous avons caractérisé le milieu mucosal génital féminin hautement exposé au VIH de TS séronégatives (highly exposed seronegative; HESN) en comparaison avec celui de TS séropositives. Brièvement, les liquides cervicaux-vaginaux ont été déterminés par des techniques de multiplexes/Luminex ou par ELISA et le milieu cellulaire a été décrit suite à des analyses de cytométrie en flux (phénotypage et tri cellulaire). Résultats : Nous avons observé la présence augmentée d’un facteur soluble antiviral, immunomodulateur et antiprolifératif sécrété dans le TGF des TS HESN qui est l’interféron (IFN)-α. La présence augmentée de cette cytokine suggère l’existence possible de connexions intercellulaires clés qui pourraient mener à une régulation homéostatique du compartiment immunitaire génital permettant de contrôler l’infection par le VIH-1. En étudiant l’expression de molécules impliquées dans les voies de signalisation associées à la production d’IFN-α dans les CEG et les cellules myéloïdes du TGF, nous avons pu mettre en évidence l’existence d’un microenvironnement présentant un profil «tolérogénique/régulateur» dans le TGF des TS HESN. Conclusion : Nos observations nous ont permis d’élucider certaines hypothèses sur un potentiel mécanisme d’immunité naturelle protecteur chez les TS HESN. De plus, nous sommes des premiers à décrire une population myéloïde présentant des caractéristiques de DC «tolérogéniques» de par leur expression d’interleukine (IL)-10, de human leukocyte antigen (HLA)-G et de immunoglobulin-like transcript (ILT)-4 dans le TGF de TS HESN. Cette étude aura des implications majeures dans le développement de stratégies d’interventions préventives afin de moduler des conditions inflammatoires préexistantes ainsi établissant une défense mucosale rapide et durable contre le VIH-1.

Inverse Metabolic Engineering of Synechocystis PCC 6803 for Improved Growth Rate and Poly-3-hydroxybutyrate Production

Synechocystis PCC 6803 is a photosynthetic bacterium that has the potential to make bioproducts from carbon dioxide and light. Biochemical production from photosynthetic organisms is attractive because it replaces the typical bioprocessing steps of crop growth, milling, and fermentation, with a one-step photosynthetic process. However, low yields and slow growth rates limit the economic potential of such endeavors. Rational metabolic engineering methods are hindered by limited cellular knowledge and inadequate models of Synechocystis. Instead, inverse metabolic engineering, a scheme based on combinatorial gene searches which does not require detailed cellular models, but can exploit sequence data and existing molecular biological techniques, was used to find genes that (1) improve the production of the biopolymer poly-3-hydroxybutyrate (PHB) and (2) increase the growth rate. A fluorescence activated cell sorting assay was developed to screen for high PHB producing clones. Separately, serial sub-culturing was used to select clones that improve growth rate. Novel gene knock-outs were identified that increase PHB production and others that increase the specific growth rate. These improvements make this system more attractive for industrial use and demonstrate the power of inverse metabolic engineering to identify novel phenotype-associated genes in poorly understood systems.

Display of a Maize cDNA library on baculovirus infected insect cells

Background: Maize is a good model system for cereal crop genetics and development because of its rich genetic heritage and well-characterized morphology. The sequencing of its genome is well advanced, and new technologies for efficient proteomic analysis are needed. Baculovirus expression systems have been used for the last twenty years to express in insect cells a wide variety of eukaryotic proteins that require complex folding or extensive posttranslational modification. More recently, baculovirus display technologies based on the expression of foreign sequences on the surface of Autographa californica ( AcMNPV) have been developed. We investigated the potential of a display methodology for a cDNA library of maize young seedlings. Results: We constructed a full-length cDNA library of young maize etiolated seedlings in the transfer vector pAcTMVSVG. The library contained a total of 2.5 x 10(5) independent clones. Expression of two known maize proteins, calreticulin and auxin binding protein (ABPI), was shown by western blot analysis of protein extracts from insect cells infected with the cDNA library. Display of the two proteins in infected insect cells was shown by selective biopanning using magnetic cell sorting and demonstrated proof of concept that the baculovirus maize cDNA display library could be used to identify and isolate proteins. Conclusion: The maize cDNA library constructed in this study relies on the novel technology of baculovirus display and is unique in currently published cDNA libraries. Produced to demonstrate proof of principle, it opens the way for the development of a eukaryotic in vivo display tool which would be ideally suited for rapid screening of the maize proteome for binding partners, such as proteins involved in hormone regulation or defence.

Roles of the translationally controlled tumour protein (TCTP) and the double-stranded RNA-dependent protein kinase, PKR, in cellular stress responses

Translationally controlled tumour protein (TCTP) is a highly conserved protein present in all eukaryotic organisms. Various cellular functions and molecular interactions have been ascribed to this protein, many related to its growth-promoting and antiapoptotic properties. TCTP levels are highly regulated in response to various cellular stimuli and stresses. We have shown recently that the double-stranded RNA-dependent protein kinase, PKR, is involved in translational regulation of TCTP. Here we extend these studies by demonstrating that TCTP is downregulated in response to various proapoptotic treatments, in particular agents that induce Ca++ stress, in a PKR-dependent manner. This regulation requires phosphorylation of protein synthesis factor eIF2α. Since TCTP has been characterized as an antiapoptotic and Ca++-binding protein, we asked whether it is involved in protecting cells from Ca++-stress-induced apoptosis. Overexpression of TCTP partially protects cells against thapsigargin-induced apoptosis, as measured using caspase-3 activation assays, a nuclear fragmentation assay, using fluorescence-activated cell sorting analysis, and time-lapse video microscopy. TCTP also protects cells against the proapoptotic effects of tunicamycin and etoposide, but not against those of arsenite. Our results imply that cellular TCTP levels influence sensitivity to apoptosis and that PKR may exert its proapoptotic effects at least in part through downregulation of TCTP via eIF2α phosphorylation.

Tissue engineering a fetal membrane

The aim of this study was to construct an artificial fetal membrane (FM) by combination of human amniotic epithelial stem cells (hAESCs) and a mechanically enhanced collagen scaffold containing encapsulated human amniotic stromal fibroblasts (hASFs). Such a tissue-engineered FM may have the potential to plug structural defects in the amniotic sac after antenatal interventions, or to prevent preterm premature rupture of the FM. The hAESCs and hASFs were isolated from human fetal amniotic membrane (AM). Magnetic cell sorting was used to enrich the hAESCs by positive ATP-binding cassette G2 selection. We investigated the use of a laminin/fibronectin (1:1)-coated compressed collagen gel as a novel scaffold to support the growth of hAESCs. A type I collagen gel was dehydrated to form a material mimicking the mechanical properties and ultra-structure of human AM. hAESCs successfully adhered to and formed a monolayer upon the biomimetic collagen scaffold. The resulting artificial membrane shared a high degree of similarity in cell morphology, protein expression profiles, and structure to normal fetal AM. This study provides the first line of evidence that a compacted collagen gel containing hASFs could adequately support hAESCs adhesion and differentiation to a degree that is comparable to the normal human fetal AM in terms of structure and maintenance of cell phenotype.

Isolation of novel multipotent neural crest-derived stem cells from adult human inferior turbinate

Adult human neural crest-derived stem cells (NCSCs) are of extraordinary high plasticity and promising candidates for the use in regenerative medicine. Here we describe for the first time a novel neural crest-derived stem cell population within the respiratory epithelium of human adult inferior turbinate. In contrast to superior and middle turbinates, high amounts of source material could be isolated from human inferior turbinates. Using minimally-invasive surgery methods isolation is efficient even in older patients. Within their endogenous niche, inferior turbinate stem cells (ITSCs) expressed high levels of nestin, p75(NTR), and S100. Immunoelectron microscopy using anti-p75 antibodies displayed that ITSCs are of glial origin and closely related to nonmyelinating Schwann cells. Cultivated ITSCs were positive for nestin and S100 and the neural crest markers Slug and SOX10. Whole genome microarray analysis showed pronounced differences to human ES cells in respect to pluripotency markers OCT4, SOX2, LIN28, and NANOG, whereas expression of WDR5, KLF4, and c-MYC was nearly similar. ITSCs were able to differentiate into cells with neuro-ectodermal and mesodermal phenotype. Additionally ITSCs are able to survive and perform neural crest typical chain migration in vivo when transplanted into chicken embryos. However ITSCs do not form teratomas in severe combined immunodeficient mice. Finally, we developed a separation strategy based on magnetic cell sorting of p75(NTR) positive ITSCs that formed larger neurospheres and proliferated faster than p75(NTR) negative ITSCs. Taken together our study describes a novel, readily accessible source of multipotent human NCSCs for potential cell-replacement therapy.

Expression of Pancreatic Endocrine Markers by Mesenchymal Stem Cells From Human Umbilical Cord Vein

Background. Mesenchymal stem cells (MSCs) from human umbilical cord vein have great potential for use in cell therapy because of their ease of isolation, expansion, and differentiation, in addition to their relative acceptance from the ethical point of view. Obtaining the umbilical cord at birth does not present any risk to either mother or child. Objective. To isolate and promote in vitro expansion and differentiation of MSCs from human umbilical cord vein into cells with a pancreatic endocrine phenotype. Methods. Mesenchymal stem cells obtained from human umbilical cord vein via collagenase digestion were characterized at cytochemistry and fluorescent-activated cell sorting, and expanded in vitro. Differentiation of MSCs into an endocrine phenotype was induced using high-glucose (23 mmol/L) medium containing nicotinamide, exendin-4, and 2-mercaptoethanol. Expression of insulin, somatostatin, glucagon, and pancreatic and duodenal homeobox 1 was analyzed using immunofluorescence. Results. Cells isolated from the umbilical cord vein were MSCs as confirmed at cytochemistry and fluorescent-activated cell sorting. Expression of somatostatin, glucagon, and pancreatic and duodenal homeobox 1 by differentiated cells was demonstrated using immunofluorescence. Insulin was not expressed. Conclusions. The MSC differentiation protocol used in the present study induced expression of some endocrine markers. Insulin was not produced by these cells, probably because of incomplete induction of differentiation.