Impatto della sovra espressione di HOXB7 sulla performance dei progenitori mesenchimali per nuove applicazioni in medicina rigenerativa

Le cellule stromali mesenchimali (MSC) isolate in origine dal midollo osseo (BM), sono progenitori multipotenti in grado di differenziare in diversi tipi cellulari tra cui osteoblasti, condrociti, miociti e adipociti. Sempre più studi indicano la presenza di MSC anche nel tessuto adiposo, cordone ombelicale, placenta, liquido amniotico, endometrio, sangue mestruale, muscolo, fegato e polpa dentale. La capacità differenziativa e l’elevato potenziale di espansione ex vivo delle MSC, hanno fatto di loro un attraente strumento sia in terapia cellulare che ingegneria tessutale. Le MSC sono, infatti, attualmente in uso sia in ambito preclinico che clinico pur essendo oggetto di controversie, legate ad un’incompleta conoscenza delle loro caratteristiche. Per tali motivi è opportuno identificare marcatori molecolari che possano migliorare le loro prestazioni a lungo termine sia in vitro che in vivo. I geni HOX sono componenti fondamentali del patterning embrionale, della morfogenesi e persistono in età adulta. Molti studi supportano il loro coinvolgimento in diversi processi fondamentali delle cellule staminali, come acquisizione dell’identità posizionale, autorinnovamento e differenziamento. Diversi studi suggeriscono anche il coinvolgimento dei geni HOX nelle neoplasie. Recentemente il nostro gruppo di ricerca ha identificato HOXB7 come fattore chiave che guida le BM-MSC nella proliferazione e nel differenziamento, dimostrando che una forzata espressione di HOXB7 è associata ad un aumento della crescita cellulare, a una ridotta senescenza e ad una aumentata osteogenesi. L’obbiettivo di questo studio è valutare l’impatto della sovra espressione di HOXB7 sulle MSC adipose (AD) e valutare se l’influenza di tale sovra espressione è uguale a quella ottenuta sulle BM-MSC. Per studiare tale effetto, tre campioni umani di AD-MSC, sono stati isolati, espansi e trasdotti con un vettore codificante HOXB7 o con un vettore vuoto come controllo. La sovra espressione di HOXB7 è stata confermata in real time-PCR e le cellule sono state amplificate e valutate per morfologia, fluorescenza e immunofenotipo. Al microscopio tutti i campioni hanno evidenziato cambiamenti morfologici correlati ad HOXB7, mentre l’immunofenotipo non è stato influenzato. In particolare, i campioni MSC-HOXB7 sono stati associati ad una migliore performance proliferativa, rispetto ai controlli, correlata ad un’aumentata espressione di ki67. Il potenziale proliferativo delle MSC-HOXB7 è stato poi studiato in termini di senescenza, valutando l’invecchiamento cellulare in vitro con la colorazione -Galattosidasi, confermando un ridotto numero di cellule positive e suggerendo un’azione di HOXB7 anche sulla senescenza. HOXB7 regola diversi geni coinvolti nella proliferazione, differenziazione e segnalazione recettoriale, infatti le MSC-HOXB7 mostrano un’aumentata espressione di bFGF che potrebbe giustificare i cambiamenti rilevati, rendendolo un fattore chiave per contrastare l’invecchiamento. Abbiamo poi valutato se la sovra espressione di HOXB7 potesse agire sul potenziale differenziativo eseguendo saggi in vitro di differenziamento osteogenico utilizzando BMP-2, di differenziamento condrogenico su pellet cellulare utilizzando BMP-6 e di induzione adipogenica. Le MSC-HOXB7 hanno mostrato una più alta mineralizzazione misurata attraverso la colorazione von Kossa e una maggior presenza di cartilagine valutata attraverso il saggio della Safranina O rispetto al controllo, mentre l’induzione adipogenica non ha rivelato particolari differenze delle MSC-HOXB7 rispetto al controllo. Questa piattaforma sperimentale, da consolidare su modelli in vivo, suggerisce che le MSC-HOXB7 potrebbero rappresentare uno strumento utile per le applicazioni innovative nell’ambito della rigenerazione tessutale.