Influence of culture conditions on the ex-vivo expansion and hematopoietic supportive capacity of human mesenchymal stromal cells

Maria Catarina Carloto Carreira

Key information

Authors:

Maria Catarina Carloto Carreira (Maria Catarina Carloto Carreira)

Supervisors:

Ana Margarida Pires Fernandes Platzgummer (Ana Margarida Pires Fernandes Platzgummer); Cláudia Alexandra Martins Lobato da Silva (Cláudia Lobato da Silva)

Published in

12/06/2022

Abstract

Células Mesenquimais Estromais (MSC) são uma população bastante heterogénica que tem sido bastante estudada devido ao seu potencial terapêutico. No entanto, diferentes fontes, protocolos de isolamento ou expansão, ou condições durante todo o processo de produção, podem originar populações de MSC com propriedades diferentes, levando a resultados contraditórios. A expansão destas células em condições que garantam a possibilidade de serem usadas clinicamente é essencial. Neste trabalho, foi testada uma solução de transporte para MSC (Nutristor), e a influência do uso de laminina-521 e do meio de cultura utilizado, tanto na expansão das MSC como na sua funcionalidade. Nutristor manteve a capacidade das MSC aderirem ao plástico e a viabilidade celular praticamente constante durante 5 dias de armazenamento. Porém, a percentagem de células perdidas durante o processo foi considerável. A utilização de laminina-521 permitiu a obtenção de 2.2±0.4 mais MSC, e teve um impacto mínimo na sua capacidade de suportar a expansão de células hematopoiéticas estaminais e progenitoras (HSPC). Finalmente, expandir as MSC com meio suplementado com lisado plaquetário humano (DMEM/hPL), em substituição de soro fetal bovino (DMEM/FBS), não só aumentou a sua capacidade proliferativa, como alterou a sua morfologia, e expressão de CD271. Adicionalmente, quando as HSPC foram co-cultivadas com MSC cuja última passagem tinha sido com DMEM/hPL, a sua capacidade proliferativa diminuiu e a diferenciação aumentou, obtendo-se 2.4 vezes menos células CD34+. Em última análise, este trabalho comprova a necessidade de analisar o impacto que diferentes condições durante a produção de terapias celulares podem ter na função das células. Ex-vivo expanded Mesenchymal Stromal Cells (MSC) have been intensively studied due to their therapeutic potential. Different sources, isolation methods, or culture conditions can originate MSC populations with different properties leading to conflicting results. In this work, the impact of Nutristor, a cold cell storage solution in beta testing phase, on MSC viability and proliferation was assessed. Throughout 5 days of storage with Nutristor, MSC viability was roughly constant and cells maintained the ability to adhere to plastic and proliferate. Nevertheless, a significant cell loss was observed. Next, the influence of culture conditions, namely laminin-521 coating substrate and culture media supplementation (fetal bovine serum (FBS) vs human platelet lysate (HPL)) on MSC expansion and hematopoietic supportive capacity were evaluated. MSC were expanded on tissue culture plates with (BL-MSC) and without (MSC) laminin-521 coating, and at the end of the expansion, BL-MSC were 2.2±0.4 more than MSC. However, almost no differences could be found in MSC hematopoietic supportive functionality. Finally, MSC were cultured with basal culture medium supplemented with hPL (DMEM/hPL) or FBS (DMEM/FBS) and it was found that the culture medium affected MSC’s properties. When grown with DMEM/hPL, MSC were smaller, had a higher proliferation capacity, and seemed to have a higher expression of CD271. However, MSC cultured with DMEM/hPL had their hematopoietic supportive capacity diminished (originating 2.4 times fewer CD34+ cells after hematopoietic cell expansion). Ultimately, this work highlights the necessity to be aware of the impact of culture conditions during the entire process of the development of MSC-based therapies.