971 resultados para MESENCHYMAL STEM CELLS
Resumo:
FKBPL and its peptide derivative, AD-01, have already demonstrated well-established inhibitory effects on breast cancer growth and CD44 dependent anti-angiogenic activity1, 2, 3. Since breast cancer stem cells (BCSCs) are CD44 positive, we wanted to explore if AD-01 could specifically target BCSCs. FKBPL stable overexpression or AD-01 treatment were highly effective at reducing the BCSC population measured by inhibiting mammosphere forming efficiency (MFE) in cell lines and primary breast cancer samples from both solid breast tumours and pleural effusions. Flow cytometry, to assess the ESA+/CD44+/CD24- subpopulation, validated these results. The ability of AD-01 to inhibit the self-renewal capacity of BCSCs was confirmed across three generations of mammospheres, where mammospheres were completely eradicated by the third generation (p<0.001). Clonogenic assays suggested that AD-01 mediated BCSC differentiation, with a significant decrease in the number of holoclones and an associated increase in meroclones/paraclones. In support of this, the stem cell markers, Nanog and Oct4 were significantly reduced following AD-01 treatment, whilst transfection of FKBPL-targeted siRNAs led to an increase in these markers and in mammosphere forming potential, highlighting the endogenous role of FKBPL in stem cell signalling. The clinical relevance of this was confirmed using a publically available microarray data set (GSE7390), where, high FKBPL and low Nanog expression were independently associated with improved overall survival in breast cancer patients (log rank test p=0.03; hazard ratio=3.01). When AD-01 was combined with other agents, we observed synergistic activity with the Notch inhibitor, DAPT and AD-01 was also able to abrogate a chemo- and radiotherapy induced enrichment in BCSCs. Importantly, using ‘gold standard’ in vivo limiting dilution assays we demonstrated a delay in tumour initiation and reoccurrence in AD-01 treated xenografts. In summary, AD-01 appears to have dual anti-angiogenic and anti-BCSC activity which will be advantageous as this agent enters clinical trial.
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FKBPL and its peptide derivatives have already demonstrated well-established inhibitory effects on cancer growth and CD44-dependent anti-angiogenic activity. Since cancer stem cells (CSCs) are CD44 positive, we wanted to explore if these therapeutics could specifically target CSCs in breast and ovarian cancer. In a tumoursphere assay, FKBPL stable overexpression or FKBPL-based peptide (AD-01, preclinical peptide or ALM201, clinical peptide candidate) treatment were highly effective at reducing the CSC population measured by inhibiting tumoursphere forming efficiency in breast and ovarian cancer cell lines and primary breast cancer samples from both solid breast tumours and pleural effusions. Flow cytometry, to assess the ESA+/CD44+/CD24- and ALDH+ cell subpopulations representative of CSCs, validated these results. The ability of AD-01 and ALM201 to inhibit the self-renewal capacity of CSCs was confirmed across three generations, eradicating CSC completely by the third generation (p<0.001). Furthermore, clonogenic assay demonstrated that FKBPL-based peptides mediated CSC differentiation, with a significant decrease in the number of CSCs or holoclones and an associated increase in differentiated cancer cells or meroclones/paraclones. In addition, AD-01 treatment in vitro and in vivo led to a significant reduction in the stem cell markers, Nanog, Sox2 and Oct4 protein and mRNA levels; whilst transfection of FKBPL-targeted siRNAs led to an increase in these markers and in tumoursphere forming potential, highlighting the endogenous role of FKBPL in stem cell signalling. The clinical relevance of this was confirmed using a publically available microarray data set (GSE7390), where, high FKBPL and low Nanog expression were independently associated with improved overall survival in breast cancer patients (log rank test p=0.03; hazard ratio=3.01). Additionally, when AD-01 was combined with other agents, we observed additive activity with the Notch inhibitor, DAPT and AD-01 was also able to abrogate a chemo- and radiotherapy induced enrichment in CSCs. Importantly, using gold standard in vivo limiting dilution assays we demonstrated a delay in tumour initiation and reoccurrence in AD-01 treated xenografts. In summary, FKBPL-based peptides appear to have dual anti-angiogenic and anti-CSC activity which will be advantageous as this agent enters clinical trial.
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À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.
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This is an editorial for Haematologica, 101(9).
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The tumour microenvironment (TME) is an important factor in determining the growth and metastasis of colorectal cancer, and can aid tumours by both establishing an immunosuppressive milieu, allowing the tumour avoid immune clearance, and by hampering the efficacy of various therapeutic regimens. The tumour microenvironment is composed of many cell types including tumour, stromal, endothelial and immune cell populations. It is widely accepted that cells present in the TME acquire distinct functional phenotypes that promote tumorigenesis. One such cell type is the mesenchymal stromal cell (MSC). Evidence suggests that MSCs exert effects in the colorectal tumour microenvironment including the promotion of angiogenesis, invasion and metastasis. MSCs immunomodulatory capacity may represent another largely unexplored central feature of MSCs tumour promoting capacity. There is considerable evidence to suggest that MSCs and their secreted factors can influence the innate and adaptive immune responses. MSC-immune cell interactions can skew the proliferation and functional activity of T-cells, dendritic cells, natural killer cells and macrophages, which could favour tumour growth and enable tumours to evade immune cell clearance. A better understanding of the interactions between the malignant cancer cell and stromal components of the TME is key to the development of more specific and efficacious therapies for colorectal cancer. Here, we review and explore MSC- mediated mechanisms of suppressing anti-tumour immune responses in the colon tumour microenvironment. Elucidation of the precise mechanism of immunomodulation exerted by tumour-educated MSCs is critical to inhibiting immunosuppression and immune evasion established by the TME, thus providing an opportunity for targeted and efficacious immunotherapy for colorectal cancer growth and metastasis.
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This is an abstract of a presented talk at the European Biotechnology Conference held in Latvia during 05–07 May 2016
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Background and Purpose - Loss of motor function is common after stroke and leads to significant chronic disability. Stem cells are capable of self-renewal and of differentiating into multiple cell types, including neurones, glia, and vascular cells. We assessed the safety of granulocyte-colony-stimulating factor (G-CSF) after stroke and its effect on circulating CD34 stem cells. Methods - We performed a 2-center, dose-escalation, double-blind, randomized, placebo-controlled pilot trial (ISRCTN 16784092) of G-CSF (6 blocks of 1 to 10 g/kg SC, 1 or 5 daily doses) in 36 patients with recent ischemic stroke. Circulating CD34 stem cells were measured by flow cytometry; blood counts and measures of safety and functional outcome were also monitored. All measures were made blinded to treatment. Results - Thirty-six patients, whose mean SD age was 768 years and of whom 50% were male, were recruited. G-CSF (5 days of 10 g/kg) increased CD34 count in a dose-dependent manner, from 2.5 to 37.7 at day 5 (area under curve, P0.005). A dose-dependent rise in white cell count (P0.001) was also seen. There was no difference between treatment groups in the number of patients with serious adverse events: G-CSF, 7/24 (29%) versus placebo 3/12 (25%), or in their dependence (modified Rankin Scale, median 4, interquartile range, 3 to 5) at 90 days. Conclusions - ”G-CSF is effective at mobilizing bone marrow CD34 stem cells in patients with recent ischemic stroke. Administration is feasible and appears to be safe and well tolerated. The fate of mobilized cells and their effect on functional outcome remain to be determined. (Stroke. 2006;37:2979-2983.)
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À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.
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The potential application for stem cell therapy is vast, and development for use in ischaemic stroke is still in its infancy. Access to stem cells for research is contentious; however, stem cells are obtainable from both animal and human. Despite a limited understanding of their mechanisms of action, clinical trials assessing stem cells in human stroke have been performed. Trials are also underway evaluating haematopoietic precursors mobilised with granulocyte-colony stimulating factor, an approach offering an autologous means of administrating stem cells for therapeutic purposes. This review summarises current knowledge in regard to stem cells and their potential for helping improve recovery after stroke.
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Organismal development, homeostasis, and pathology are rooted in inherently probabilistic events. From gene expression to cellular differentiation, rates and likelihoods shape the form and function of biology. Processes ranging from growth to cancer homeostasis to reprogramming of stem cells all require transitions between distinct phenotypic states, and these occur at defined rates. Therefore, measuring the fidelity and dynamics with which such transitions occur is central to understanding natural biological phenomena and is critical for therapeutic interventions.
While these processes may produce robust population-level behaviors, decisions are made by individual cells. In certain circumstances, these minuscule computing units effectively roll dice to determine their fate. And while the 'omics' era has provided vast amounts of data on what these populations are doing en masse, the behaviors of the underlying units of these processes get washed out in averages.
Therefore, in order to understand the behavior of a sample of cells, it is critical to reveal how its underlying components, or mixture of cells in distinct states, each contribute to the overall phenotype. As such, we must first define what states exist in the population, determine what controls the stability of these states, and measure in high dimensionality the dynamics with which these cells transition between states.
To address a specific example of this general problem, we investigate the heterogeneity and dynamics of mouse embryonic stem cells (mESCs). While a number of reports have identified particular genes in ES cells that switch between 'high' and 'low' metastable expression states in culture, it remains unclear how levels of many of these regulators combine to form states in transcriptional space. Using a method called single molecule mRNA fluorescent in situ hybridization (smFISH), we quantitatively measure and fit distributions of core pluripotency regulators in single cells, identifying a wide range of variabilities between genes, but each explained by a simple model of bursty transcription. From this data, we also observed that strongly bimodal genes appear to be co-expressed, effectively limiting the occupancy of transcriptional space to two primary states across genes studied here. However, these states also appear punctuated by the conditional expression of the most highly variable genes, potentially defining smaller substates of pluripotency.
Having defined the transcriptional states, we next asked what might control their stability or persistence. Surprisingly, we found that DNA methylation, a mark normally associated with irreversible developmental progression, was itself differentially regulated between these two primary states. Furthermore, both acute or chronic inhibition of DNA methyltransferase activity led to reduced heterogeneity among the population, suggesting that metastability can be modulated by this strong epigenetic mark.
Finally, because understanding the dynamics of state transitions is fundamental to a variety of biological problems, we sought to develop a high-throughput method for the identification of cellular trajectories without the need for cell-line engineering. We achieved this by combining cell-lineage information gathered from time-lapse microscopy with endpoint smFISH for measurements of final expression states. Applying a simple mathematical framework to these lineage-tree associated expression states enables the inference of dynamic transitions. We apply our novel approach in order to infer temporal sequences of events, quantitative switching rates, and network topology among a set of ESC states.
Taken together, we identify distinct expression states in ES cells, gain fundamental insight into how a strong epigenetic modifier enforces the stability of these states, and develop and apply a new method for the identification of cellular trajectories using scalable in situ readouts of cellular state.
Resumo:
Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2013
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Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2015
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Background: Sertoli cells play a pivotal role in creating microenvironments essential for spermatogonial stem cells (SSCs) self-renewal and commitment to differentiation. Maintenance of SSCs and or induction of in vitro spermiogenesis may provide a therapeutic strategy to treat male infertility. Objective: This study investigated the role of luekemia inhibitory factor (LIF) on the propagation of SSCs and both functions of Sertoli cells on the proliferation and differentiation of these cells. Materials and Methods: SSCs were sorted from the testes of adult male mice by magnetic activated cell sorting and thymus cell antigen 1 antibody. On the other hand, isolated Sertoli cells were enriched using lectin coated plates. SSCs were cultured on Sertoli cells for 7 days in the absence or presence of LIF. The effects of these conditions were evaluated by microscopy and expression of meiotic and post meiotic transcripts by reverse transcriptase polymerase chain reaction. Results: Our data showed that SSCs co-cultured with Sertoli cells in the presence of LIF formed colonies on top of the Sertoli cells. These colonies had alkaline phosphatesase activity and expressed SSCs specific genes. SSCs were enjoyed limited development after the mere removal of LIF, and exhibiting expression of meiotic and postmeiotic transcript and loss of SSCs specific gene expression (p< 0.05). Conclusion: Our findings represent co-culture of SSCs with Sertoli cells provides conditions that may allow efficient proliferation and differentiation of SSCs for male infertility treatment.
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Type 1 diabetes affects over 108,000 children, and this number is steadily increasing. Current insulin therapies help manage the disease but are not a cure. Over a child’s lifetime they can develop kidney disease, blindness, cardiovascular disease and many other issues due to the complications of type 1 diabetes. This autoimmune disease destroys beta cells located in the pancreas, which are used to regulate glucose levels in the body. Because there is no cure and many children are affected by the disease there is a need for alternative therapeutic options that can lead to a cure. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) are an important cell source for stem cell therapeutics due to their differentiation capacity, self-renewal, and trophic activity. hMSCs are readily available in the bone marrow, and act as an internal repair system within the body, and they have been shown to differentiate into insulin producing cells. However, after isolation hMSCs are a heterogeneous cell population, which requires secondary processing. To resolve the heterogeneity issue hMSCs are separated using fluorescent- and magnetic-activate cell sorting with antigen labeling. These techniques are efficient but reduce cell viability after separation due to the cell labeling. Therefore, to make hMSCs more readily available for type 1 diabetes therapeutics, they should be separated without diminishing there functional capabilities. Dielectrophoresis is an alternative separation technique that has the capability to separated hMSCs. This dissertation uses dielectrophoresis to characterize the dielectric properties of hMSCs. The goal is to use hMSCs dielectric signature as a separation criteria rather than the antigen labeling implemented with FACS and MACS. DEP has been used to characterize other cell systems, and is a viable separation technique for hMSCs.