Ruolo del fattore di trascrizione Prep1 nella differenziazione adipogenica delle Cellule Staminali Mesenchimali (MSCs)

Le Cellule Staminali Mesenchimali (MSCs) sono cellule adulte multipotenti in grado di differenziare in diversi tipi cellulari del tessuto mesenchimale, tra isolate cui adipociti, osteociti e condrociti. Virtualmente presenti in tutti i tessuti adulti, sono state origina-riamente isolate dal midollo osseo. In questa sede, le MSCs, insieme agli adipociti e agli osteoblasti che da esse derivano, costituiscono elementi essenziali della nicchia emato-poietica, contribuendo alla regolazione delle cellule staminali ematopoietiche (HSCs). Per la loro facile accessibilità, la multipotenza, le proprietà immunomodulatorie e la capacità di creare un microambiente rigenerativo in seguito a danno tissutale, le MSCs sono oggetto di studio per le enormi potenzialità applicative nel campo della medicina ri-generativa. Tuttavia, per il loro utilizzo ottimale è necessario conoscere i meccanismi molecolari che ne regolano la proliferazione e la differenziazione, in particolare nella fase precoce del commitment verso uno specifico lineage, tuttora poco definita. Risultati recentemente ottenuti nel laboratorio in cui ho svolto il mio tirocinio indicano che l’omeogene Prep1 (Pbx-regulating protein 1) è implicato nel controllo delle MSCs e il mio lavoro di tesi è diretto a studiare il ruolo di tale gene nella differenziazione delle MSCs. Prep1 è membro della famiglia TALE (Three Aminoacidic Loop Extension), che codifica fattori di trascrizione ad omeodominio, noti per l’importanza che rivestono nel corretto sviluppo embrionale, nell'organogenesi, e nel sistema ematopoietico, in partico-lare a livello di cellule staminali e precursori. Nostri risultati preliminari hanno dimostrato che Prep1 è espresso nelle mMSCs e che la sua espressione cambia nel corso della loro differenziazione in vitro verso il lineage adipocitico e quello osteogenico. In particolare i livelli di espressione diminuiscono significativamente già dopo 3 giorni dall’induzione adipogenica e, viceversa, aumentano in modo significativo, durante il processo osteogenico. Al fine di comprendere la funzione di Prep1 nell’adipogenesi midollare, ho analizzato gli effetti della sua down-regolazione in vivo, dal momento che la sua completa inattivazione è letale nelle prime fasi dello sviluppo embrionale. A tale scopo ho allestito colture di mMSCs derivate dal midollo osseo di topi wild type e topi transgenici ipomorfi per Prep1 (Prep1i/i), che mostrano livelli di espressione della proteina compresi dal 2% al 10%. Ho confrontato a livello cellulare e molecolare le MSCs wt e ipomorfe sia mantenute in condizioni di proliferazione allo stato indifferenziato che a diversi intervalli di tempo dopo induzione adipogenica. I risultati ottenuti attraverso colorazioni citochimiche con Oil Red, che mettono in evidenza le gocce lipidiche delle cellule adipose, hanno dimostrato la presenza di un numero significativamente maggiore di adipociti maturi nelle colture di MSCs Prep1i/i rispetto alla controparte normale a tempi intermedi della differenziazione. Inoltre, ho analizzato mediante Real Time qPCR l’espressione di marcatori adipogenici durante l’intero processo differenziativo, riscon-trando che tali marcatori sono espressi a livelli più alti nelle cellule ipomorfe, già a partire da quelle indifferenziate. È noto che le colture di mMSCs sono eterogenee e contengono cellule staminali, progenitori di diversi lineages e cellule a diversi stadi differenziativi, e l’insieme dei miei risultati suggerisce che le mMSCs indifferenziate derivate da topi ipomorfi possono essere arricchite di cellule committed in senso adipogenico. At-tualmente sono in corso altri approcci sperimentali per confermare questa ipotesi. La down-regolazione di Prep1 sembra rendere le MSCs più prone all’adipogenesi e in vivo questo potrebbe riflettersi in una alterazione delle vie di segnale mediate dalla secrezione di citochine e una conseguente disregolazione della nicchia delle HSCs. Gli adipociti re-golano negativamente le HSCs e questi risultati possono spiegare l’ematopoiesi difettiva descritta nei topi Prep1i/i