Wykorzystanie pola elektromagnetycznego o niskich częstotliwościach do prekondycjonowania i kierowania losem mezenchymalnych komórek macierzystych z tkanki tłuszczowej

Abstract

Mezenchymalne komórki macierzyste z tkanki tłuszczowej (ASC) mają duży potencjał do zastosowania w medycynie regeneracyjnej. Wykorzystanie podejścia opartego na prekondycjonowaniu ASC polem elektromagnetycznym o niskiej częstotliwości (LF-EMF), może pomóc obejść ograniczenia terapii komórkowej i podnieść jej skuteczność. Celem pracy doktorskiej była ocena potencjału i możliwości wykorzystania prekondycjonowania MSC przy użyciu LF-EMF w podejściu określanym jako stem cell-based therapy jak i stem cell-free therapy. W pracy podjęto się analizy odpowiedzi biologicznej MSC, mając na uwadze istotność poznania mechanizmu działania LF-EMF na komórki jako podstawę do kierowania ich losem, decydującym o skuteczności terapii komórkowej. Wyniki badań laboratoryjnych, wykazały, że LF-EMF (50 Hz; 1,5 mT) w sposób istotny statystycznie podnosi sekrecję czynnika wzrostu fibroblastów (FGF) przez ASC po 24 oraz 48 godzinach stymulacji. Dodatkowo, badane parametry LF-EMF podniosły potencjał proliferacyjny oraz mitochondrialny komórek ASC, a także wpłynęły na ekspresję genów związanych z macierzystością komórek macierzystych takich jak NANOG (p<0,05), OCT4, SOX2, a także ich różnicowaniem SOX9 (p<0,05), RUNX2, TUJ-1 (p<0,05). Ponadto, ekspozycja komórek na LF-EMF (50 Hz; 1,5 mT) istotnie statystycznie podniosła zawartość N6-metyloadenozyny (m6A) w RNA, pokazując zmiany na poziomie epitranskryptomu wywołane prekondycjonowaniem komórek ASC. LF-EMF, może być odpowiednim narzędziem do podniesienia właściwości proregeneracyjnych komórek ASC i zastosowania w terapii komórkowej.

Adipose tissue mesenchymal stem cells (ASCs) have great potential for use in regenerative medicine. The approach based on preconditioning ASCs with a low-frequency electromagnetic field (LF-EMF) can help overcome the limitations of cell therapy and increase its effectiveness. The aim of the doctoral thesis was to assess the potential and possibilities of using MSC preconditioning with LF-EMF as a new approach to stem cell-based therapy both in the approach referred to as stem cell-based therapy and stem cell-free therapy. In this work, the biological response of MSC was analyzed , taking into account the importance of understanding the mechanism of LF-EMF action on cells as the basis for directing their fate, which determines the effectiveness of cell therapy. The results of the study showed that LF-EMF (50 Hz; 1.5 mT) statistically significantly increases the secretion of fibroblast growth factor (FGF) by ASC after 24 and 48 hours of stimulation. In addition, the studied LF-EMF parameters increased the proliferative and mitochondrial potential of ASC cells. Also, they influenced the expression of genes related to stem cell stemness such as NANOG (p<0.05), OCT4, SOX2, as well as their differentiation SOX9 (p<0.05), RUNX2, TUJ-1 (p<0.05). Moreover, exposure of cells to LF-EMF (50 Hz; 1.5 mT) statistically significantly increased the content of N6-methyladenosine (m6A) in RNA, showing changes at the epitranscriptome level induced by preconditioning of ASC cells. LF-EMF may be an appropriate tool to enhance the pro-regenerative properties of ASC cells and enable their use in cell therapy.