デフェロキサミンおよび／または線維芽細胞増殖因子-2で前処理した歯根膜幹細胞の血管新生能

Angiogenic Capacity of Periodontal Ligament Stem Cells Pretreated with Deferoxamine and/or Fibroblast Growth Factor-2.

• Jessica Ratajczak
• Petra Hilkens
• Pascal Gervois
• Esther Wolfs
• Reinhilde Jacobs
• Ivo Lambrichts
• Annelies Bronckaers

抄録

歯根膜幹細胞（PDLSC）は、再生医療における細胞ベースの治療に適した多能性細胞の供給源である。これらの治療法の成功率は、移植された細胞に酸素と栄養を供給するための適切な血管系の確立に大きく依存している。幹細胞の治療効果を高めるためには、薬理学的な前処理を行うことが有望な方法として提案されている。本研究では、デフェロキサミン（DFX：100μM）、線維芽細胞増殖因子-2（FGF-2：10ng/mL）、またはその両方を併用したin vitro前処理により、PDLSCの内在性血管新生特性を改善することを目的とした。抗体アレイにより、血管内皮増殖因子（VEGF）や胎盤増殖因子（PlGF）を含むいくつかのタンパク質の発現に差があることが明らかになった。ELISAデータでは、試験したすべての条件でVEGFが1.5～1.8倍に増加していることが確認された。さらに、DFXを除去した48時間後には、VEGFレベルはコントロール条件と比較して1.8倍の上昇を維持していました。FGF-2および併用処理は、5.4〜13.1倍のPlGF分泌の増加をもたらしたが、DFX処理は効果がなかった。さらに、前処理されたPDLSCとしての両方のPDLSCは、内皮遊走を誘導した。前処理されたPDLSCの有意なVEGFレベルの上昇にもかかわらず、誘導された内皮遊走は、前処理されたPDLSCによって高くはなかった。アクシチニブ（0.5nM）でVEGFR1-3をブロックしても、PDLSCに対する内皮細胞の運動性は阻害されなかったため、観察された内皮細胞の運動性誘導はVEGFに依存しないことがわかった。以上のことから、本研究は、DFXおよび/またはFGF-2によるプレコンディショニングが、PDLSCsの血管新生性分泌物、特にVEGFおよびPlGFの分泌を有意に改善することを示す証拠を提供するものである。しかし、我々のデータは、PDLSCsによる内皮の行動に影響を与えることになると、VEGFだけが唯一のプレーヤーではないことを示唆している。

Periodontal ligament stem cells (PDLSCs) represent a good source of multipotent cells for cell-based therapies in regenerative medicine. The success rate of these treatments is severely dependent on the establishment of adequate vasculature in order to provide oxygen and nutrients to the transplanted cells. Pharmacological preconditioning of stem cells has been proposed as a promising method to augment their therapeutic efficacy. In this study, the aim was to improve the intrinsic angiogenic properties of PDLSCs by in vitro pretreatment with deferoxamine (DFX; 100μM), fibroblast growth factor-2 (FGF-2; 10ng/mL) or both substances combined. An antibody array revealed the differential expression of several proteins, including vascular endothelial growth factor (VEGF) and placental growth factor (PlGF). ELISA data confirmed a 1.5 to 1.8-fold increase in VEGF for all tested conditions. Moreover, 48 hours after the removal of DFX, VEGF levels remained elevated (1.8-fold) compared to control conditions. FGF-2 and combination treatment resulted in a 5.4 to 13.1-fold increase in PlGF secretion, whereas DFX treatment had no effect. Furthermore, both PDLSCs as pretreated PDLSCs induced endothelial migration. Despite the significant elevated VEGF levels of pretreated PDLSCs, the induced endothelial migration was not higher by pretreated PDLSCs. We find that the observed induced endothelial cell motility was not dependent on VEGF, since blocking the VEGFR1-3 with Axitinib (0.5nM) did not inhibit endothelial motility towards PDLSCs. Taken together, this study provides evidence that preconditioning with DFX and/or FGF-2 significantly improves the angiogenic secretome of PDLSCs, in particular VEGF and PlGF secretion. However, our data suggest that VEGF is not the only player when it comes to influencing endothelial behavior by the PDLSCs.