Rejuvenation of Hematopoietic stem cells with overexpression of OSKM transcription factors

Abstract

Ageing is a set of modifications that a person undergoes over time leading to certain diseases until death. The therapy with it is intended to combat, and even reverse it, it’s cell rejuvenation and, although this seems impossible, lately there are enough evidence suggesting rejuvenation in cells as fibroblast using 4 well defined transcription factors (OSKM factors). With the OSKM expression, it is possible to transform any somatic cells into pluripotent stem cells. The most important discovery in this field comes when it was seen that, by expressing these factors over a period, cells show an amelioration in some of the marks of aging without losing their phenotype as somatic cells. If this was done in fibroblast, then it should be tried in other type of cells that have more relevance in the organism as for example hematopoietic stem cells (HSCs) and progenitors (MPPs). To conduct this study, we perform some experiments that allows to see if there are differences in the expression of ageing hallmarks after the induction of the transcription factors is done in transgenic cells that allow us to overexpress OSKM factors with an inducible promoter. Ageing markers like accumulation γH2AX has been analysed to observe the impact of OSKM factors expression on ageing signatures of the cells. Analysis by fluorescence activated cell sorting (FACS) was performed for the detection and quantification of these markers. Studying the morphology and metabolism of the cells was necessary to see if their behaviour did not change once the expression of OSKM factors is done. The preliminary results of the experiments are promising. The expression of γH2AX decreased when OSKM factors are overexpressed in the cells. Also, cells were able to grow in “ex-vivo” conditions for a long time without changing its morphology and expression of markers from its own cell type. We can conclude that OSKM factors have a significant effect when they are overexpressed in HSCs and MPPs. They have been shown to be useful in reducing some of the aging markers, such as γH2AX expression, of these cells and they seem to be promising tools for future applications in rejuvenation field.

L'envelliment, és un conjunt de modificacions que pateix una persona al llarg del temps les quals acaben provocant determinades malalties fins arribar a la mort. Tot i ser un procés que sembla impossible d’aturar, la proposta per poder fer-ho i arribar a revertir-lo, és el rejoveniment cel·lular. Tot i que sembla difícil, hi ha evidències de rejoveniment en cèl·lules, com ara els fibroblasts, utilitzant 4 factors de transcripció ben definits (factors OSKM). Amb ells, és possible transformar qualsevol cèl·lula somàtiques en cèl·lules mare pluripotents. El descobriment més important en aquest camp va donar-se quan es va observar que, expressant aquests factors durant un període de temps, les cèl·lules presenten una millora d'algunes de les marques de l'envelliment sense perdre les seves característiques de cèl·lula somàtiques. A partir d’aquest descobriment es va pensar que, si això s'estava fent en fibroblast, s'hauria d'intentar estudiar en un altre tipus de cèl·lules que tinguessin més rellevància en l'organisme com per exemple les cèl·lules mare hematopoètiques (HSC) i les cèl·lules progenitores multi potents (MPP). Per portar a terme aquest estudi, hem necessitat alguns experiments que permetin veure si hi ha diferències en l'expressió dels distintius de l'envelliment un cop feta la inducció dels factors de transcripció i unes cèl·lules transgèniques que ens permetessin sobre expressar els factors OSKM amb un promotor induïble. S’han analitzat marcadors d'envelliment com l'acumulació de γH2AX per observar l'impacte de l'expressió dels factors OSKM en les signatures d'envelliment de les cèl·lules. Es va realitzar una anàlisi per classificació de cèl·lules activades per fluorescència (FACS) per a la detecció i quantificació d'aquest marcador. També va ser necessari estudiar la morfologia i marcadors específics de les cèl·lules per saber si el seu comportament canviava un cop feta l'expressió dels factors OSKM. Els resultats preliminars dels experiments van ser prometedors. L'expressió de γH2AX va disminuir quan els factors OSKM s'expressen a les cèl·lules. A més, les cèl·lules van poder créixer en condicions “ex-vivo” durant molt de temps sense canviar la seva morfologia i expressió dels marcadors del seu propi tipus de cel·lular. Podem concloure que els factors OSKM tenen un gran efecte quan s'expressen en HSCs i MPPs. Han demostrat ser útils per reduir alguns el distintius d'envelliment, com ara l’expressió de γH2AX, i semblen ser eines realment prometedores per a aplicacions futures en el camp del rejoveniment.