Caratterizzazione di cellule progenitrici fetali e perinatali derivate dal liquido amniotico umano: analisi delle frazioni del loro secretoma e del potenziale paracrino per la rigenerazione miocardica

Abstract

Le cellule staminali derivate da liquido amniotico umano (hAFS) sono una preziosa fonte di cellule stromali immature con un potenziale promettente per la medicina rigenerativa. E’stato dimostrato che le hAFS c-KIT+, ottenute da campioni residui di liquido amniotico del II trimestre da amniocentesi di routine (hAFS fetali), sono dotate di un potenziale paracrino rigenerativo che determina effetti necessari per la sopravvivenza, pro-angiogenici, antifibrotici e proliferativi. Poco si sa, invece, delle hAFS isolate da campioni clinici di scarto del III trimestre da parto cesareo programmato (hAFS perinatali), tuttavia queste possono rappresentare una fonte alternativa più accessibile. Questo studio si è concentrato sull'analisi di hAFS perinatali vs hAFS fetali, nonché sulla loro caratterizzazione delle frazioni di secretoma (il mezzo condizionato dalle cellule, hAFS-CM, e le vescicole extracellulari rilasciate, hAFS-EVs), a seguito del precondizionamento ipossico come approccio stimolatorio per arricchire il loro contenuto paracrino, e sulla validazione in vitro per stimolare il rinnovamento miocardico attraverso la proliferazione dei cardiomiociti. Mentre è stato dimostrato che la fase gestazionale non influenza né il fenotipo hAFS né l'attività secretoria, il contenuto di proteine e chemochine/citochine delle formulazioni di secretoma hAFS fetali e perinatali presenta profili distinti. Il secretoma di hAFS fetali, presenta un potenziale paracrino pro-angiogenico, anti-invecchiamento e pro-risolutivo più pronunciato. L'analisi in vitro ha rivelato che le hAFS-EV fetali possono stimolare la proliferazione dei cardiomiociti con un potenziale più elevato rispetto alle hAFS-EV perinatali. La caratterizzazione proteomica delle hAFS-EV fetali ha rivelato un arricchimento esclusivo in agrina, una proteina della matrice extracellulare ben nota per esercitare effetti cardiomiogenici, suggerendo così un possibile candidato molecolare alla base di tale influenza stimolatoria.

Human amniotic-fluid derived stem cells (hAFS) represent a valuable source of immature stromal cells with promising potential in the field of regenerative medicine. Notably, c-KIT+ hAFS obtained by leftover samples of II trimester amniotic fluid from routine amniocentesis (fetal hAFS) have been demonstrated to be endowed with regenerative paracrine potential driving pro-survival, pro-angiogenic, anti-fibrotic and proliferative effects. Little is known, conversely, about hAFS isolated from III trimester clinical waste samples during C-section scheduled procedures (perinatal hAFS), however they may represent a more accessible alternative source. Thus, this study has focused on the analysis of perinatal hAFS vs fetal hAFS, as well as on their secretome fractions characterization (i.e. the cell-conditioned medium, hAFS-CM and the released extracellular vesicles, hAFS-EVs), following hypoxic cell preconditioning as stimulatory approach to enrich their paracrine content, and on the in vitro validation to stimulate myocardial renewal by means of cardiomyocyte proliferation. While gestational stage was shown not to influence either hAFS phenotype or secretory activity, the protein and chemokine/cytokine content of fetal and perinatal hAFS secretome formulations presented distinct profiles. Indeed, the more immature fetal hAFS secretome obtained following cell hypoxic preconditioning, presented a more pronounced pro-angiogenic, anti-ageing and pro-resolving paracrine potential. In vitro analysis revealed that Fetal hAFS-EVs were able to stimulate cardiomyocytes proliferation with a higher potential respect to perinatal hAFS-EVs. Proteomic characterization of fetal hAFS-EVs revealed an exclusive enrichment in agrin, an extracellular matrix protein well-known for exerting cardiomyogenic effects, thus suggesting a possible molecular candidate underlying such stimulatory influence.