Analise da expressão genica das celulas mononucleares de sangue de cordão umbilical humano : implicação no ciclo celular

Orientador: Sara Teresinha Ollala Saad Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas Resumo: A reconstituição da linhagem hematopoiética é um procedimento comum no tratamento de várias doenças hematológicas e não hematológicas. A medula óssea tem sido a principal fonte de obtenção de células tronco nos últimos 50 anos. Recentemente, células tronco obtidas de sangue periférico pós-mobilização e células mononucleares de sangue de cordão umbilical humano têm sido utilizadas com sucesso. Entretanto, as células tronco parecem ter características diferentes. Vários estudos foram publicados, recentemente, analisando a expressão gênica de sub populações de células tronco de linhagem hematopoiética de medula óssea, sangue periférico e de sangue de cordão. Tendo em vista que os procedimentos de terapia celular e transplante são realizados com a infusão de sangue total, o objetivo deste trabalho foi de analisar a expressão gênica das células mononucleares totais de sangue de cordão umbilical humano, a partir da técnica de análise seriada de expressão gênica (SAGE), e compará-Ia com a biblioteca de células mononucleares de medula óssea depositada on fine no Sagemap database. A expressão das proteínas de ciclo celular foi estudada através do método de "immunobfotting': a partir de células de sangue de cordão de recém nascidos prematuros e de termo, submetidas a cultura líquida de curta duração e em cultura em meio sem i-sólido de metilcelulose, suplementados com fatores estimulantes de crescimento. As células foram analisadas de quatro em quatro horas durante 24 horas e após, a cada 24 horas até 96 horas. A leitura das culturas em metilcelulose foi realizada no 7° e no 14o. dia. A análise de expressão gênica das células mononucleares de sangue de cordão evidenciou: 44.924 tags totais (15.519 tags únicas; 7772 genes conhecidos; 3935 seqüências preditas ou anotadas e 3812 genes desconhecidos) A medula apresentou 36577 tags totais (13075 tags únicas, 6711 genes conhecidos; 3371 seqüências preditas ou anotadas e 2993 genes desconhecidos). A análise funcional foi realizada através dos programas Gene Ontofogy Consortium e David. A distribuição por categoria foi similar nas duas bibliotecas. A análise detectou 48 genes com diferença na abundância de expressão ~ 10 e :510 e classificados no programa UniGene. Trinta e cinco foram mais expressos em sangue de cordão e estavam relacionados com resposta imune, ciclo celular e migração trans endotelial (homing). A validação do SAGE foi realizada através do método de reação em cadeia da polimerase, em tempo real quantitativo (qPCR), em 11 genes diferencialmente expressos, confirmando os resultados obtidos em 10 dos 11 genes validados, apresentando uma porcentagem de confirmação de 90%. Os resultados de alfa, beta e gama globina foram comparáveis aos da ontogenia da linhagem hematopoiética. F11 receptor, CDC25B, TGFA, SMARCC2, SKP1A, e NKG7 foram mais expressos em sangue de cordão e S100-A8 na medula óssea. A análise dos ensaios clonogênicos evidenciou um aumento significativo no número de colônias no i e no 14° dia nas culturas de sangue de neonatos prematuros, com significância estatística. Houve um aparecimento precoce das colônias no sétimo dia de cultura. As características morfológicas das culturas das células dos prematuros, no sétimo dia, eram semelhantes as das culturas de termo no décimo quarto dia. As culturas de prematuros no décimo quarto dia apresentavam grande quantidade de fibroblastos e se assemelharam, em número e morfologias, às de recém nascidos de termo com vinte e um dias de cultura. A análise da expressão das proteínas de ciclo celular demonstrou aumento de expressão de p130 à partir de 4 horas, cumulativo, desaparecendo ou diminuindo a partir de 24 horas. A expressão de p107 ocorreu após as 24 horas de cultura, acumulando até 96 horas. Entretanto, as expressões de p130 e p 107 foram maiores nas células de sangue de cordão que nas da medula óssea. Estes resultados sugeriram que as células de sangue de cordão umbilical de recém nascidos prematuros poderiam apresentar uma rápida progressão em ciclo celular. Os resultados aqui obtidos abrem novas perspectivas na caracterização funcional destes genes que poderão contribuir para um maior conhecimento da biologia das células de sangue de cordão umbilical Abstract: Haematopoietic reconstitution is a common procedure for many haematological and non-haematological diseases. Up to now, total mononuclear bone marrow cells have been the main source for this procedure. Lately, total mononuclear peripheral and cord blood cells have also been successfully used. Many studies of gene expression profile of bone marrow, peripheral or cord blood manipulated cells have been performed during the last few years but, as total mononuclear cells have usually been used in clinical practice, the present study had the aim to compare, using serial analysis of the gene expression (SAGE), cord blood mononuclear cells with the bone marrow mononuclear celllibrary already deposited in Sagemap database. The cell cycle proteins expression were analysed by immunoblotting proceeding with umbilical cord blood cells from premature and full term neonates, submitted to clonogênic assays performed with short liquid culture and semi-solid methylcellulose culture, supplemented with growth factors. The cells were collected and analysed each four hours during the first 24 hours. Then, they were collected and analysed each 24 hours till 96 hours Cord blood revealed 44.924 tags (total) representing 15.519 unique tags (7772 known genes; 3935 sequence predicted or annotated; 3812 no matches). Bone marrow showed 36577 tags (total) representing 13075 unique tags (6711 known genes; 3371 sequence predicted or annotated; 2993 no matches). Genes were annotated using Gene Ontology Consortium. Category distribution was similar in both libraries. We found 48 genes with fold change difference ~ 10 and ~ 10 and UniGene number. Thirty-five were most expressed in cord blood and were related with immune response, cell cycle and homing. SAGE validation was performed by quantitative real time polymerase chain reaction (qPCR) of 11 differentially expressed genes confirming the SAGE results in 10 genes with a confirmation rate of 90%. Alpha, beta and gamma globin results were comparable with haematopoiesis ontogeny. F11 receptor, CDC25B, TGFA, SMARCC2, SKP1A, and NKG7 were most expressed in cord blood and S100-A8 in bone marrow. Fourteen highly expressed genes were function described. The semi-solid cultures analysis demonstrated that the cells of premature neonates had an early growth of CFU-E/BFU-E, CFU-GM and CFU-GEMM on the 7thday of culture, and the number of these colonies on the 7thand 14thday of culture was higher than fuI! term neonate's cells culture with statistic significance. The morphological characteristics on ih day of culture were comparable to those from full term neonates obtained on the 14thday. The premature cells cultures on the 14thday showed even fibroblasts and were comparable to those of full term neonates on the 21st day in terms of number and morphology of the colonies. The cell cycle protein expression analysis demonstrated the expression of p130 increased after the first 4 hours and accumulated, disappearing, or diminishing after 24 hours. On the other hand the p107 expression appeared after 24 hrs and accumulated until 96 hrs. However, the p130 and p107 expression was twofold higher in premature cells compared to full term cells. These results suggest that premature cells have a rapid exit from GO/G1 to S-phase Thus, homing, cell cycle differentiation, and immune response related genes seem to be highly expressed in cord blood cells. Further studies verifying the role of these genes may contribute for greater knowledge regarding cord blood cell biology Doutorado Clínica Médica Doutor em Clínica Médica