光生体変調によるヒト歯髄幹細胞のドーパミン誘導：660nmレーザー光と多色光の比較検討

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J. Photochem. Photobiol. B, Biol..2020 Mar;204:111742. S1011-1344(19)31195-9. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2019.111742.Epub 2019-12-12.

光生体変調によるヒト歯髄幹細胞のドーパミン誘導：660nmレーザー光と多色光の比較検討

Dopaminergic induction of human dental pulp stem cells by photobiomodulation: comparison of 660nm laser light and polychromatic light in the nir.

Merve Çapkın Yurtsever
Arlin Kiremitci
Menemşe Gümüşderelioğlu

PMID: 31982670 DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2019.111742.

抄録

ヒト歯髄幹細胞（hDPSCs）は、ドーパミン作動性ニューロンに分化し、部分的に変性したニューロンの維持を助けることができるため、パーキンソン病（PD）患者の治療のための代替細胞源として利用されている。ここでは、近赤外（NIR）領域（600-1200nm）の多色光源または低レベル660nmのダイオードレーザー光による光生物学的変調が、ドーパミン誘導中のhDPSCに及ぼす影響を調べた。リアルタイムRT-qPCR解析の結果、脳由来神経栄養因子(BDNF)、グリア細胞株由来神経栄養因子(GNDF)、マトリックス関連タンパク質2(MAP2)、核受容体関連タンパク質(NURR1)、ドーパミントランスポーター(DAT)の発現が、特にドーパミン誘導の最初の7日間、1.6J/cmの総エネルギー密度で660nmレーザー光を照射した場合に増加することが明らかになった。hDPSCsに対する多色光の活性は、分化媒体とタンパク質の種類に依存していた。BDNF, GDNF, NURR-1, MAP2の発現は、前導入因子の存在下で増加し、後導入因子を培地に添加すると減少した。これらの有望な結果とは対照的に、ドーパミン作動性に誘導されたhDPSCsは、ドーパミン作動性ニューロンの機能的特徴を示さず、新しいラミニンコーティングされた培養プレートに移植された後に死滅した。結論として、hDPSCsにおけるドーパミン神経ニューロン保護タンパク質mRNAの発現は、定義された条件下での光生物学的変調によって増加した。しかし、細胞死を起こしやすく、未熟なドーパミン神経ニューロンの特徴を示す対照群でも、光生物学的に変調された群でも、機能的なドーパミン神経ニューロンに分化することはできなかった。

Human dental pulp stem cells (hDPSCs) are able to differentiate into dopaminergic neurons and help the maintenance of partially degenerated neurons, which makes them as an alternative cell source for treatment of Parkinsons' disease (PD) patients. Here, the effect of photobiomodulation with polychromatic light source in the near infrared (NIR) range (600-1200 nm) or low level 660 nm diode laser light on hDPSCs during dopaminergic induction was investigated. Real time RT-qPCR analysis indicated that expressions of brain derived neurotrophic factor (BDNF), glial cell line derived neurotropic factor (GNDF), matrix associated protein 2 (MAP2), nuclear receptor related 1 protein (NURR1) and dopamine transporter (DAT) were increased, especially in the first 7 days of dopaminergic induction when 660 nm laser light was applied with a total energy density of 1.6 J/cm. The activity of polychromatic light on hDPSCs depended on the differentiation media and protein type. BDNF, GDNF, NURR-1 and MAP2 expressions were increased in the presence of pre-induction factors, and decreased when the post-induction factors were added into the culture medium. In contrast with all these promising results, the dopaminergically induced hDPSCs did not show any functional characteristics of dopaminergic neurons and died after they were transferred to a new laminin coated culture plates. In conclusion, the expression of dopaminergic neuron protective protein mRNAs in hDPSCs was increased by photobiomodulation in defined conditions. However, the cells were not able to differentiate into functional dopaminergic neurons either in control or in photobiomodulated groups that are prone to cell death and exhibit immature dopaminergic neuron characteristics.