Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

In vitro paired daughter assay for determination of cell division patterns in murine HSCs

Sjöberg, Julia (2021) MOBN03 20202
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
Hematopoietic stem cells (HSCs) are recognized for their ability to self-renew and create more stem cells while also being able to differentiate into all different types of blood cells. Stem cells can do symmetric or asymmetric divisions but the biological relevance of different types of divisions is still unclear. Steady state HSCs have been found to perform both symmetric and asymmetric divisions, but how they behave when activated is not yet established. In this project we aim to develop a novel method for determination of division patterns in murine HSCs. The method is based on single cell culturing and analysis by flow cytometry. We expect the assay to produce reliable results without the need for advanced technical equipment. The... (More)
Hematopoietic stem cells (HSCs) are recognized for their ability to self-renew and create more stem cells while also being able to differentiate into all different types of blood cells. Stem cells can do symmetric or asymmetric divisions but the biological relevance of different types of divisions is still unclear. Steady state HSCs have been found to perform both symmetric and asymmetric divisions, but how they behave when activated is not yet established. In this project we aim to develop a novel method for determination of division patterns in murine HSCs. The method is based on single cell culturing and analysis by flow cytometry. We expect the assay to produce reliable results without the need for advanced technical equipment. The assay is tested for both activated HSCs collected from mice treated with 5-FU and steady state HSCs cultured in PVA media. We found that activated HSCs tend to divide more symmetrically than steady state control, while HSCs cultured in PVA media tend to divide more asymmetrically. Due to the low number of experiments performed the results are not statistically significant, although considerable differences are detected between control and treated groups. All in all, the paired daughter assay is found to show different division patterns for cells treated in different ways and is concluded to work. Future studies would include to confirm the assay results by single cell transplantation. Another interesting angle would be to do single cell RNA sequencing on the daughter cells or let the PVA treated cells grow in an undifferentiating media instead of MC, to see how that would affect differentiation and lineage output. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Ny metod för att bedöma blodstamcellers delningsmönster i möss

Blodstamceller har förmågan att differentiera till alla typer av blodceller i hela kroppen. De kan skapa röda blodkroppar, blodplättar och alla typer av immunceller som vi behöver för att bekämpa infektioner. I normala fall är blodstamcellerna vilande och delar sig inte särskilt ofta. Om kroppen blir skadad och förlorar mycket blodceller aktiveras blodstamcellerna för att återskapa de förlorade cellerna. En stamcell kan dela sig på olika sätt, det finns två typer av symmetriska delningar och en asymmetrisk delning. I de symmetriska förblir antingen båda dottercellerna stamceller eller blir båda celler som ska bli mogna blodceller. I den asymmetriska delningen, blir en av... (More)
Ny metod för att bedöma blodstamcellers delningsmönster i möss

Blodstamceller har förmågan att differentiera till alla typer av blodceller i hela kroppen. De kan skapa röda blodkroppar, blodplättar och alla typer av immunceller som vi behöver för att bekämpa infektioner. I normala fall är blodstamcellerna vilande och delar sig inte särskilt ofta. Om kroppen blir skadad och förlorar mycket blodceller aktiveras blodstamcellerna för att återskapa de förlorade cellerna. En stamcell kan dela sig på olika sätt, det finns två typer av symmetriska delningar och en asymmetrisk delning. I de symmetriska förblir antingen båda dottercellerna stamceller eller blir båda celler som ska bli mogna blodceller. I den asymmetriska delningen, blir en av dottercellerna en stamcell och den andra blir en cell som differentierar. Med dessa olika delningar kan stamcellerna reglera hur många de är i kroppen. Det finns många olika saker beskrivet om hur stamceller delar sig, bland annat verkar ålder, metaboliska signalvägar och olika signalmolekyler påverka delningen. Att få mer kunskap om hur stamceller delar sig under olika förhållanden kan hjälpa oss att förstå hur de reglerar sin delning och kan i framtiden leda till bättre behandlingsmetoder för patienter med olika blodsjukdomar.

Det finns flera olika metoder för att bedöma hur stamceller delar sig. Gemensamt för de alla är att man låter enskilda celler dela sig, därefter kollar man på dottercellerna var för sig för att se hur lika eller olika de är efter delningen. Många metoder kräver avancerad teknisk utrustning och kostar mycket pengar. Andra är enklare, men resultatet kan skilja sig åt beroende på vem som utför experimenten. I detta projekt har vi tagit fram en ny metod som ska vara enkel att utföra, inte kräva utrustning som inte finns i de flesta labb och ge ett tydligt resultat som blir likadant, oavsett vem det är som utför experimentet. Metoden går ut på att låta blodstamceller dela sig en gång och sen flytta dottercellerna till ett medium som gör att de differentierar till fyra olika blodcellstyper. När de har differentierat till mogna blodceller analyserar vi cellerna med hjälp av flödescytometri, ett kraftfullt verktyg för att mäta olika protein på cellernas yta. Med hjälp av det kan vi avgöra vilka celltyper som dottercellerna har differentierat till. När vi sedan jämför de olika celltyperna från de båda dottercellerna kan vi avgöra hur lika de är. När vi jämför många dottercellspar kan vi få en uppfattning om dottercellernas delningsmönster.

Vi testade vår metod på två olika sätt. I det första undersökte vi delningsmönstret hos aktiverade stamceller från möss som blivit behandlade med kemoterapi och jämförde det med delningsmönstret hos vilande stamceller. Under en kemoterapibehandling dör många av de friska blodcellerna och blodstamcellerna blir då aktiverade för att återställa balansen av blodceller. Vi såg att de aktiverade stamcellerna hade en tendens att dela sig mer symmetriskt än de vilande stamcellerna. Detta kan innebära att de delar sig mer symmetriskt för att snabbt skapa fler mogna blodceller som kan ersätta de som försvunnit. Vi testade också att odla vilande blodstamceller i ett medium som tidigare har visat göra att de expanderar i antal. När vi lät cellerna dela sig en gång i detta medium innan de skulle differentiera till mogna celler såg vi att de oftare delade sig på ett asymmetriskt sätt jämfört med kontrollerna. Detta innebär att expansionsmediet kan göra att stamcellerna delar sig mer asymmetriskt och att detta i sin tur gör att de blir fler.

Vad som är intressant med våra resultat är att de aktiva cellerna verkar dela sig mer symmetriskt och de som odlades i expansionsmedium delar sig mer asymmetriskt. Trotts att vi i båda experimenten testar celler som ska dela sig och skapa fler celler, verkar det som att delningsmönstrena är olika. Detta kan tyda på att det finns två olika mekanismer som styr delningen, trots att resultatet i slutändan är likt. Sammanfattningsvis, har vi tagit fram en ny metod för att undersöka delningsmönster i blodstamceller i möss och bekräftat att metoden fungerar.

Masterprojekt i Molekylärbiologi, 60 poäng 2020
Biologiska instutionen, Lunds universitet

Handledare: Anna Rydström & Jonas Larsson, avdelningen för Molekylär medicin och genterapi, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Sjöberg, Julia
supervisor
organization
course
MOBN03 20202
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
language
English
id
9059673
date added to LUP
2021-06-29 11:24:58
date last changed
2021-06-29 11:24:58
@misc{9059673,
  abstract     = {{Hematopoietic stem cells (HSCs) are recognized for their ability to self-renew and create more stem cells while also being able to differentiate into all different types of blood cells. Stem cells can do symmetric or asymmetric divisions but the biological relevance of different types of divisions is still unclear. Steady state HSCs have been found to perform both symmetric and asymmetric divisions, but how they behave when activated is not yet established. In this project we aim to develop a novel method for determination of division patterns in murine HSCs. The method is based on single cell culturing and analysis by flow cytometry. We expect the assay to produce reliable results without the need for advanced technical equipment. The assay is tested for both activated HSCs collected from mice treated with 5-FU and steady state HSCs cultured in PVA media. We found that activated HSCs tend to divide more symmetrically than steady state control, while HSCs cultured in PVA media tend to divide more asymmetrically. Due to the low number of experiments performed the results are not statistically significant, although considerable differences are detected between control and treated groups. All in all, the paired daughter assay is found to show different division patterns for cells treated in different ways and is concluded to work. Future studies would include to confirm the assay results by single cell transplantation. Another interesting angle would be to do single cell RNA sequencing on the daughter cells or let the PVA treated cells grow in an undifferentiating media instead of MC, to see how that would affect differentiation and lineage output.}},
  author       = {{Sjöberg, Julia}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{In vitro paired daughter assay for determination of cell division patterns in murine HSCs}},
  year         = {{2021}},
}