Glycobiological insights in characterization and targeting of umbilical cord blood derived stem cells

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5457-33-9
Title: Glycobiological insights in characterization and targeting of umbilical cord blood derived stem cells
Author: Suila, Heli
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences, Biochemistry
Finnish Red Cross Blood Service
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2014-05-16
Belongs to series: URN:ISSN:1236-0341
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-5457-33-9
http://hdl.handle.net/10138/45067
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Stem cells have a unique ability to both self-renew and differentiate into diverse cell types and they harbor remarkable potential in therapeutic applications. Stem cells can be isolated from various sources of both embryonic and adult origin. During the past decade, research on stem cells has rapidly expanded, but many issues of stem cell biology and their clinical use remain unresolved. There is a need for methods to thoroughly characterize therapeutic cell populations, to better distinguish them from other cells, and to control variation within and between different cell preparations. The surface of stem cells, like all other human cell surfaces, is covered by a complex network of glycans. This is the outmost layer of cells, called the glycocalyx. The glycocalyx is characteristic to and different in every cell type and reflects even subtle changes in cell behaviour and for example cell differentiation. Cell surface glycans are the first cellular components encountered by approaching cells, pathogens, signalling molecules and other binders, making the terminal glycan units key players in cell interactions and signalling. Due to their prominent cell surface localization, glycan epitopes can be utilized for identifying and isolating specific cell types from heterogeneous populations. The aim of this study was to characterize relevant glycan structures on umbilical cord blood derived stem and progenitor cells, to study how they are regulated and to determine their influence on stem cell biology. As decribed in the original publications of this study, we were able to characterize two novel glycan determinants, O-GlcNAc and linear poly-LacNAc, on umbilical cord blood derived mesenchymal stromal cells (UCB-MSCs). We further discovered that galectins-1 and -3 secreted by these cells are bound on the cell surface and that the cell surface galectin-1 interacts with P-selectin. This interaction is likely to play a role in the immunomodulatory homing of UCB-MSCs to sites of injury or inflammation. In addition, we present the effects and potential use of metabolic glycoengineering of UCB-MSC. Taken together, these studies provide new insights into the glycobiology of UCB derived stem and progenitor cells. This information may help to distinguish better cell populations for distinct therapeutic applications and to design therapeutic cells with enhanced biological properties.Kantasolut ovat erilaistumattomia soluja, joilla on ainutlaatuinen kyky jakautua ja erilaistua erilaisiksi solutyypeiksi ja edelleen kudoksiksi. Kantasoluista odotetaankin tulevaisuudessa uusia hoitomuotoja moniin vaikeisiin sairauksiin, kuten diabetekseen, Parkinsonin tautiin ja MS tautiin. Kantasoluja on löydetty pienessä määrin lähes kaikista elimistön eri kudoksista. Erityisen rikkaita kantasolulähteitä alkion kantasolujen lisäksi ovat luuydin ja istukkaveri, joiden kantasolut luokitellaan aikuisen kantasoluiksi. Vaikka kantasoluja on laajasti tutkittu, ei niiden biokemiallisia ominaisuuksia vielä täysin ymmärretä. Kaikkien solujen pinta on sokerirakenteiden verkoston peitossa. Tämä solun pinnan sokerirakenneverkosto on jokaisella solutyypillä erilainen ja sen perusteella voidaan tunnistaa eri solutyyppejä. Solun pinnan sokerit välittävät solun vuorovaikutuksia toisien solujen ja solun ympäristön kanssa. Solun pinnan sokerit myös muuntuvat nopeasti solun tilanteen muuttuessa, esimerkiksi kantasolun erilaistuessa, tai solun vastatessa sen ympäristöstä tulleisiin ärsykkeisiin. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli kartoittaa istukkaveren kantasolujen pinnan sokerirakenteita, sekä tutkia niiden säätelymekanismeja ja merkitystä kantasoluille. Löysimme istukkaveren mesenkymaalisten kantasolujen pinnalta kaksi uutta sokerirakennetta; O-glykosidisella sidoksella kiinnittyneen N-asetyyliglukosamiinin, sekä lineaarisen poly-N-asetyylilaktosamiinin. Havaitsimme myös, että näiden solujen pinnalla ilmentyy kaksi tärkeää sokerirakenteisiin kiinnittyvää proteiinia, galektiini-1 ja galektiini-3, jotka voivat kiinnittyä löydettyyn poly-N-asetyylilaktosamiinirakenteeseen. Näiden galektiinien on todettu kuvastavan mesenkymaalisten kantasolujen terapeuttisia ominaisuuksia. Lisäksi tutkimuksemme osoitti, että solun pinnan galektiini-1 sitoutuu P-selektiiniin, joka ohjaa kantasolujen kiinnittymistä vaurioituneisiin tai tulehtuneisiin kudoksiin. Tutkimme myös miten solun pinnan sokerirakenteiden muokkaus aineenvaihdunnan välityksellä vaikuttaa solun ilmentämien sokeriverkostojen koostumukseen. Jotta kantasoluhoitoja voidaan turvallisesti kehittää, tarvitaan tehokkaita menetelmiä näiden solujen eristämiseen ja tunnistamiseen. Tämä tutkimus toi esille uusia lupaavia näkökulmia kantasolujen biokemiallisista ominaisuuksista ja näitä tuloksia voidaan hyödyntää tutkittaessa kantasolujen käyttöä erilaisten sairauksien hoidossa.
Subject: biokemia
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
suila_dissertation.pdf 939.1Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record