Effects of culture conditions on proliferation and self-renewal of murine embryonic stem cells: growth factors and 3D substrates

The regulation of embryonic stem (ES) cell fate is controlled by the interplay of signalling networks that either promote self-renewal or induce differentiation. To study the factors that have an effect on these mechanisms we have focused on two different aspects of culture conditions: the addition of growth factors to the culture medium, and the utilization of a three-dimensional substrate to mimic the extracellular matrix produced by the feeder-layer of mitotically inactivated embryonic fibroblasts, usually present in embryonic stem cell culture. We demonstrated that NGF addition to the culture medium stimulates ES cells proliferation with self-renewal and, similarly, in the absence of a cell feeder layer, a 3D polycaprolactone scaffold helps preventing ES cell differentiation. These observations may provide useful information for a better comprehension of the multiple components of the stem cell niche.

La regolazione del destino delle cellule staminali embrionali (ES) è controllata da una fitta rete di segnali che ne promuovono il rinnovamento o al contrario ne inducono il differenziamento. Per studiare meccanismi che regolano questi eventi ci siamo focalizzati su due diversi aspetti delle condizioni colturali: l’aggiunta di fattori di crescita al terreno di coltura e l’utilizzazione di un substrato tri-dimensionale per mimare la matrice extracellulare prodotta dal feeder-layer di fibroblasti embrionali mitoticamente inattivati, che è solitamente presente nella coltura delle cellule ES. Abbiamo dimostrato che l’aggiunta di NGF al terreno di coltura stimola la proliferazione e il rinnovamento delle cellule ES; analogamente, in assenza di un feeder-layer, uno scaffold 3D di policaprolattone può contribuire a prevenire il differenziamento delle cellule ES. Queste osservazioni possono fornire informazioni utili per una migliore comprensione del ruolo che i molteplici componenti presenti nel microambiente delle cellule staminali svolgono nel regolarne l’evoluzione.