ارزیابی تغییرات متیلاسیون تام ژنوم در طول تمایز استئوبلاستی سلول‌های بنیادی مزانشیمی: یک مطالعه آزمایشگاهی

زمینه و هدف: فرآیندهای کنترلی در تمایز استئوبلاستی سلول‌های بنیادی مزانشیمی هنوز به طور کامل شناخته نشده است. مکانیسم‌های اپی ژنتیک مخصوصاً متیلاسیون جزایر cpg در پروموتر ژن‌ها به عنوان یکی از مهم‌ترین مکانیسم‌های کنترلی در تمایز سلول‌های بنیادی مطرح است. این‌که در فرآیند تمایز تنها متیلاسیون برخی از ژن‌های خاص تغییر می‌یابد یا متیلاسیون تام ژنوم دست‌خوش تغییرات می‌گردد، مورد بحث است. لذا در این تحقیق وضعیت متیلاسیون تام ژنوم در طول تمایز استئوبلاستیک سلول‌های بنیادی مزانشیمی با محیط تمایزی و هم‌چنین در تیمار با داروی زولدرونیک اسید مورد ارزیابی قرار گرفت.مواد و روش‌ها: در این پژوهش آزمایشگاهی پس از کشت و تکثیر سلول‌های بنیادی مزانشیمی، القاء تمایز استئوبلاستی با استفاده از محیط تمایزی و داروی زولدرونیک اسید صورت گرفت. استخراج dna در هفته اول، دوم و سوم تمایز و هم‌چنین از سلول‌های بنیادی مزانشیمی تمایز ‌نیافته صورت گرفت. وضعیت متیلاسیون تام ژنوم با استفاده از آنتی بادی بر علیه 5متیل سیتوزین ارزیابی شد. برای تحلیل داده از آزمون طرح اندازه‌گیری مکرر استفاده شد.یافته‌ها: در طول تمایز استئوبلاستیک سلول‌های بنیادی مزانشیمی وضعیت متیلاسیون تام ژنوم تغییر پیدا نکرد (0.093=p). هم‌چنین تیمار با داروی زولدرونیک اسید بر روی متیلاسیون تام ژنوم تاثیر نداشت (0.057=p).نتیجه‌گیری: تمایز استئوبلاستی سلول‌های بنیادی مزانشیمی با استفاده از محیط تمایزی و نیز در تیمار با داروی زولدرونیک اسید، با تغییر متیلاسیون تام ژنوم همراه نیست. بنابراین فرآیند تمایز سلول‌های بنیادی مزانشیمی به استئوبلاست‌ها یک مسیر منحصر به فرد بوده و احتمالاً سایر مکانیسم‌های ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی در کنترل آن ایفای نقش می‌نماید.

Evaluation of Changes in Global DNA Methylation during Osteoblastic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells: A Laboratory Study

Background and Objectives: Control processes in osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells are not yet fully understood. Epigenetic mechanisms, especially the methylation of CpG Islands in the promoter of genes, are considered as one of the most important control mechanisms in stem cell differentiation. In the process of differentiation, it is debated whether only the methylation of specific genes changes or the methylation of global DNA. Therefore, in the present study, the state of global DNA methylation was evaluated during osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells by differentiation medium and also in treatment by zoledronic acid. Materials and Methods: In this laboratory study, after isolation and proliferation of mesenchymal stem cells, induction of osteoblastic differentiation was done using differentiating medium and zoledronic acid. DNA extraction was performed at differentiation weeks 1, 2, and 3 as well as from undifferentiated mesenchymal stem cells. Global DNA methylation status was assessed by antibodies against 5methyl cytosine. Repeated measurement design test was used to analyze the data. Results: Global DNA methylation status of the genome did not change during osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells (p=0.093). Also, treatment with zoledronic acid had no effect on global DNA methylation (p=0.057). Conclusion: Osteoblastic differentiation of mesenchymal stem cells by differentiation medium and also in treatment with zoledronic acid is not associated with altered global methylation of the genome. Therefore, the differentiation process of mesenchymal stem cells to osteoblasts is a unique pathway, and possibly other genetic and epigenetic mechanisms play a role in controlling it.Key words: Osteoblast, Mesenchymal stem cells, Differentiation, Global DNA methylation, Zoledronic acidFunding: This study was funded by Tabriz University of Medical Sciences.Conflict of interest: None declared.Ethical approval: The Ethics Committee of Tabriz University of Medical Sciences approved the study (IR.TBZMED.VCR.REC.1398.242).How to cite this article: Nikasa Mina, Noruzinia Mehrdad, Farshdousti Hagh Majid. Evaluation of Changes in Global DNA Methylation during Osteoblastic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells: A Laboratory Study. J Rafsanjan Univ Med Sci 2022; 21 (02): 20720. [Farsi]