Remarkable advances have been made in the treatment of cardiovascular diseases (CVD), however, CVD still accounts for the most deaths in industrialized nations. Ischemic heart disease (IHD) can lead to acute coronary syndrome (ACS) (myocardial infarction [MI]). The standard of care is reperfusion therapy followed by pharmacological intervention to attenuate clinical symptoms related to the MI. While survival from MI has dramatically increased with the implementation of reperfusion therapy, these individuals will inevitably suffer progressive pathological remodeling leaving them predispose to develop heart failure (HF). HF is a clinical syndrome defined as the impairment of the heart to maintain organ perfusion at rest and/or during times of exertion (i.e. exercise intolerance). Clinically, this is accompanied by dyspnea, pulmonary or splanchnic congestion and peripheral edema. Physiologically, there is neurohormal activation through the classical β–adrenergic and PKA–dependent signalin / Physiology

Infarction irreversibly damages the heart, with formation of an akinetic scar that may lead to heart failure. Endogenous cardiac stem cells (CSCs) are a promising candidate cell source for restoring lost tissue and thereby preventing heart failure. CSCs would be most beneficial if administered soon after infarction, thus the aim of this project was to optimize CSC culture conditions to enhance their therapeutic potential for myocardial infarction. CSCs were isolated and expanded in vitro via the formation of cardiospheres to give cardiosphere-derived cells (CDCs). Neonatal rat CDCs were found to be heterogenous, containing cells expressing the cardiac stem cell marker, c-Kit, pluripotent cell markers, Oct-4, Sox 2, Klf-4 and Nanog, and early cardiac specific differentiation markers, Nkx 2.5 and GATA 4. Administration of CDCs to the infarcted rat heart increased the cardiac ejection fraction by 9%, capillary density by 9% and reduced scar volume by 33%, compared to the non-treated group. The proliferation rates and the expression of c-Kit were significantly decreased in CSCs isolated from aged rats and after extended culture in vitro, so, CSC culture was optimized using hypoxic preconditioning. Under hypoxia, CDC proliferation rates were 1.7-fold greater, and larger cardiosphere clusters were formed. Hypoxic CDCs had an increased cardiac stem cell population, in that c-Kit was increased by 220% and CD90 and CD105 were decreased by 55% and 35%, respectively, compared to normoxic CDCs. Further, hypoxia induced the expression of CXCR-4 (~3.2-fold), EPO (~3.0-fold) and VEGF (~1.5-fold), indicating that hypoxic preconditioning may stimulate stem cell homing and neovascularization in the infarcted myocardium. Notably, hypoxic CDCs were able to switch to anaerobic glycolytic metabolism and had approximately 80% lower oxygen consumption, suggesting that they may be better adapted to survive within the hypoxic infarct scar, compared with normoxic CDCs. Culture of CDCs with hypoxia-mimicking prolyl-4-hydroxylase inhibitors (PHDIs) using DMOG, BIC and a novel compound, EDBA, induced similar effects to hypoxic culture by increasing c-Kit, EPO, VEGF, CXCR-4, decreasing CD90 and CD105 and increasing glycolytic metabolism. However, PHDI treatment for 24 hours did not alter CDC proliferation rates and cells died after 24 hours. In conclusion, CDCs are a potential cell source for therapy after myocardial infarction and their therapeutic potential can be enhanced using hypoxia or PHDI-preconditioning techniques.

Le syndrome cutané radio-induit (SCR) est une lésion cutanée spécifique secondaire à une irradiation localisée de forte dose, qui se caractérise par des douleurs importantes, des vagues inflammatoires extensives, un défaut de revascularisation et de cicatrisation. De nouvelles stratégies thérapeutiques peuvent être envisagées pour la prise en charge de cette pathologie avec l'émergence récente des cellules souches mésenchymateuses. Ces cellules multipotentes ont des propriétés de transdifférenciation et de sécrétion de facteurs favorisant la régénération tissulaire. L'association de la chirurgie d'exérèse, des greffes de peau autologue et des injections de cellules souches autologues isolées à partir de la moelle osseuse (Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells ou BM-MSC) a confirmé ces hypothèses mais leur utilisation reste limitée à des cas de patients isolés.L'objectif de ce travail était d'optimiser la prise en charge du SCR par thérapie cellulaire pour l'étendre aux cas d'accidents de masse ou d'irradiation hétérogène associée.Les cellules souches dérivées du tissu adipeux (ASC pour Adipose tissue derived Stem Cells), plus abondantes que les BM-MSC et présentant des propriétés pro-angiogéniques, anti-apoptotiques et immunomodulatrices équivalentes voire supérieures, ont été choisies pour développer cet outil de thérapie cellulaire. La faisabilité de différentes stratégies thérapeutiques a été évaluée dans ce travail : la constitution de banques cellulaires autologues et allogéniques, une potentialisation des effets des ASC par thérapie génique transitoire et l'utilisation du sécrétome des ASC.La constitution de banques autologues ou allogéniques de cellules souches permet de pallier le délai d'obtention de greffons de taille suffisante en termes de quantité de cellules souches. Cette stratégie évaluée sur un modèle in vivo de miniporc a démontré la pertinence des banques d'ASC autologues mais a également mis en évidence les difficultés liées aux injections d'ASC allogéniques en particulier de type immunologique.La stratégie d'optimisation des ASC par manipulation ex vivo a pour but de potentialiser leurs effets par la sécrétion d'une protéine ad hoc impliquée dans les processus de réparation tissulaire et ainsi, de diminuer la quantité de cellules injectées et donc le temps de culture. La protéine sélectionnée dans ce travail est la protéine Sonic Hedgehog (Shh) décrite comme présentant des propriétés pro-angiogéniques et anti-apoptotiques. L'évaluation d'un protocole de thérapie génique transitoire utilisant des ASC transfectées par une construction plasmidique codant pour Shh (ASC-Shh) a montré la faisabilité de cette stratégie sur un modèle in vivo de miniporc.Les effets pro-angiogéniques de même que les effets du sécrétome des ASC et ASC-Shh sur des fibroblastes irradiés ont confirmé le rôle des facteurs paracrines des ASC dans la survie cellulaire et mis en évidence la potentialisation de leurs effets pro-angiogéniques par Shh. Ainsi l'utilisation du sécrétome des ASC ou ASC-Shh apparaît également comme une stratégie pertinente permettant de s'affranchir de la compatibilité donneur-receveur lors des greffes de cellules souches.Ces différentes techniques basées sur les cellules souches dérivées du tissu adipocytaire représentent donc des stratégies prometteuses pour la prise en charge du syndrome cutané radio-induit. / Cutaneous radiation syndrome (CRS) is a specific skin lesion caused by high dose local irradiation. It is characterized by severe pain, extensive inflammatory waves, incomplete revascularization and wound healing. For the last few years, mesenchymal stem cells (MSC) have become a promising cell source for cell therapy. MSC are multipotent cells which can transdifferentiate and secrete many paracrine factors involved in tissue regeneration, and they may be considered as a new therapeutic strategy for the management of this pathology. This was confirmed by the results of works associating surgical resection, autologous skin graft and autologous bone marrow mesenchymal stem cells (BM-MSC) injections, although the use of the latter remains limited to isolated cases of patients.The aim of this work was to optimize the management of CRS using stem cell therapy in order to extend it to mass casualties or associated heterogeneous irradiation.Adipose tissue derived stem cells (ASC) were chosen to develop cell therapy as they are more abundant than BM-MSC and exhibit higher pro-angiogenic, anti-apoptotic and immunomodulation properties.The feasibility of different therapeutic strategies has been evaluated in this work: the establishment of autologous and allogeneic cell banks, potentiation of ASC effects by transient gene therapy and the use of ASC secretome.The constitution of autologous or allogeneic stem cell banks overcomes the cell expansion delay required to obtain stem cells of clinical quantity. This strategy was evaluated in an in vivo minipig model of CRS and the relevance of autologous ASC banks was shown but this study highlighted difficulties associated with allogeneic injections especially immunological ones.Here is also reported an ASC optimization by ex vivo manipulation that aims to decrease the amount of injected cells and culture time through the secretion of an ad hoc protein involved in tissue repair processes and thus to, decrease the amount of injected cells and therefore the culture time. The protein chosen was Sonic Hedgehog (Shh), known to be involved in pro-angiogenic and anti-apoptotic processes. The evaluation of a transient gene therapy protocol using ASC transfected with a plasmid construct encoding Shh (ASC-Shh) confirmed the feasibility of this strategy in the same minipig model of CRS.The pro-angiogenic effects as well as other effects of ASC and ASC-Shh secretome on irradiated fibroblasts have confirmed the role of ASC paracrine factors in cell survival and demonstrated potentiation of their pro-angiogenic effects by Shh. Thus the use of ASC or ASC-Shh secretome also appears as a relevant strategy to overcome the donor-recipient compatibility during stem cell transplants.These techniques based on adipose tissue derived stem cells represent promising strategies for the management of cutaneous radiation syndrome.

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Frühgeburtlichkeit ist eine Pandemie. Im Jahr 2020 wurden schätzungsweise 13,4 Millionen Babys als Frühgeburten, d. h. vor der 37. Schwangerschaftswoche, geboren. Komplikationen bei Frühgeburten sind die häufigste Todesursache bei Kindern unter 5 Jahren (ca. 900 000 Todesfälle im Jahr 2019). Bronchopulmonale Dysplasie (BPD) ist eine Form der chronischen Lungenerkrankung, von der Neugeborene betroffen sind, vor allem solche, die als Frühgeborene zur Welt kommen und eine Sauerstofftherapie benötigen. Bei der BPD werden die Lungen und die Alveolen geschädigt, was zu Gewebezerstörung (Dysplasie) und Narbenbildung führt. Leider konzentrieren sich die derzeitigen Behandlungen der BPD auf die Bewältigung der Krankheit, da es derzeit keine heilende Therapie gibt. Immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass mesenchymale Stamm-/Stromzellen (MSCs) in der regenerativen Medizin zur Behandlung verschiedener Lungenerkrankungen eingesetzt werden können. MSCs sind multipotente Zellen, die sich in verschiedene Zelltypen differenzieren und immunmodulatorische, entzündungshemmende, antioxidative und regenerative Eigenschaften besitzen. Sowohl präklinische als auch klinische Studien mit MSCs bei BPD haben erste vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Kürzlich zeigten Möbius et al. jedoch widersprüchliche Ergebnisse, indem sie feststellten, dass eine prophylaktische Verabreichung von aus der menschlichen Nabelschnur stammenden MSC (UC-MSCs) eine gestörte Lungenentwicklung bei extrem früh geborenen nicht-menschlichen Primaten (Papio spp.) nicht verhindern konnte, wie es von Studien an anderen Modellorganismen erwartet wurde. Deshalb habe ich mich auf die Suche nach möglichen Erklärungen für diese Beobachtungen gemacht und mich dabei auf die lungeneigenen MSCs (L-MSCs) der Paviane konzentriert. Das primäre Ziel meines Promotionsprojekts war es, eine erste Charakterisierung und einen Vergleich der residenten L-MSCs sowohl von Placebo- als auch von UC-MSC-behandelten Frühgeborenen vorzunehmen. Das zweite Ziel meines Projekts war es, ein robustes und reproduzierbares (direktes) Ko-Kultur-Modell von L-MSCs und HUVECs zu etablieren. Wir haben uns für HUVECs entschieden, da diese Zellen von Neugeborenen stammen und es sich gezeigt hat, dass eine starke und komplexe Interaktion zwischen MSCs und blutgefäßbildenden Endothelzellen vor und während der Bildung von Mikrogefäßen für eine ordnungsgemäße Blut- und Sauerstoffzirkulation in der sich entwickelnden Lunge (Alveolen) besteht. Meine ersten Ergebnisse zeigen, dass es sich bei beiden Gruppen um echte MSCs handelt, da alle sechs (drei aus jeder Gruppe) in der Lage waren, sich an Kunststoff-Zellkulturplatten anzuheften, eine dreistufige Differenzierung in die Adipozyten-, Osteozyten- und Chondrozytenlinien zeigten und die MSC-Markergene CD73 (5'-Nukleotidase), CD90 (Thy-1) und CD105 (Endoglin) exprimierten, die vom ISCT als Mindestkriterien für MSC empfohlen werden. Zusätzlich untersuchte ich ihre CFU-Fähigkeit sowie ihre Indolamin-2,3-Dioxygenase (IDO)-Expression nach IFN-ɣ-Induktion, wobei keine signifikanten Unterschiede zwischen beiden Gruppen festgestellt wurden. Es gab jedoch einen Trend bei ihrer CFU-Fähigkeit - L-MSCs aus den mit Placebo behandelten Tieren zeigten eine höhere CFU-Fähigkeit im Vergleich zu ihren Gegenstücken, die fast keine Kolonien bilden konnten. Im Gegensatz dazu wiesen die L-MSCs der UC-MSC-behandelten Tiere nach der IFN-ɣ-Induktion eine höhere Expression von IDO auf als die der Placebo-Tiere. Darüber hinaus wiesen beide Gruppen eine höhere IDO-Expression auf, die als Mindestkriterium für die klinische Anwendung von MSC gilt. Die RNA-Sequenzierung beider Gruppen zeigte unterschiedliche exprimierte Gensätze, z.B. solche, die am Glutathion-Stoffwechsel, an Ribosomen sowie an Glykolyse und Glukoneogenese beteiligt sind. Im zweiten und wichtigsten Teil meines Projekts begann ich mit der Untersuchung und dem Vergleich verschiedener Medien für HUVECs, die auch das Wachstum und die Vermehrung von L-MSCs für direkte Ko-Kultur-Experimente unterstützen würden. Sowohl HUVECs als auch L-MSCs wurden parallel aufgetaut und zunächst in ihrem eigenen bevorzugten Zellkulturmedium kultiviert. Danach wurden sie 72 Stunden lang ko-kultiviert. Nach diesen 3 Tagen wurden die HUVECs mit Hilfe von CD31+-Magnetbeads magnetisch getrennt. Zur Qualitätskontrolle wurde einmal eine Durchflusszytometrie durchgeführt, um die korrekte Abtrennung der CD31+-Zellen zu bestätigen. Danach wurden mehrere Experimente mit HUVECs durchgeführt, die mit aus der Lunge stammenden MSCs von mit Placebo behandelten Tieren (HUVECs (P)), mit HUVECs, die mit aus der Lunge stammenden MSCs von UC-MSC-behandelten Tieren (HUVECs (T)) kokultiviert wurden, und mit HUVECs ohne Ko-Kultur (HUVECs (Ctr)). Es gab keine signifikanten Unterschiede in ihren Proliferationsraten, CFU-Fähigkeiten, bioenergetischen Profilen und Fähigkeiten zur Röhrenbildung. Es gab jedoch einige sichtbare Trends. So übertrafen die HUVECs (P) beide Gegenspieler leicht in ihren Proliferationsraten und CFU-Fähigkeiten. Darüber hinaus zeigten HUVECs (P) auch besser definierte Fähigkeiten zur Vasculogenese, wenn sie auf einer künstlichen Basalmembran ausgesät wurden, sowie eine höhere Anzahl von Verzweigungen, Maschen, Fläche der Maschen usw. im Vergleich zu beiden Gegenstücken. Es gab jedoch große Diskrepanzen zwischen den Gruppen, was die Individualität der einzelnen Pavianproben unterstreicht. Auch hier ergab die RNA-Sequenzierung statistisch unterschiedlich exprimierte Gene/Gensätze, darunter viele, die am Zellzyklus, der Angiogenese und der IFN-ɣ-Reaktion beteiligt sind. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass meine Ergebnisse die ersten Ergebnisse von M. Möbius und Kollegen widerspiegeln, die keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen bei einer Reihe von funktionellen und strukturellen Lungenparametern feststellen konnten. Unter Berücksichtigung der Einschränkungen meiner Studie, wie der geringen Anzahl von Pavianproben, der unkonventionellen Versuchsplanung aufgrund nicht vorhandener kommerzieller Antikörper, die spezifisch für Paviane sind, sowie der makrovaskulären Endothelzellen aus dem Gewebe von Neugeborenen anstelle von mikrovaskulären Zellen, wie sie in der sich entwickelnden menschlichen Lunge vorhanden sind, ebnen meine Ergebnisse den Weg für weitere Experimente unter Verwendung der nächsten Generation menschlicher kleiner Atemwegsepithelzellen (SAECs) und den Vergleich der Ergebnisse mit HUVECs. Darüber hinaus sind eingehendere (funktionelle) Analysen mit anderen Geweben von Pavianen gerechtfertigt. So haben wir zum Beispiel begonnen, auch mit aus Trachealaspirat (TA-MSCs) gewonnenen MSCs zu arbeiten, da TA-MSCs bei Kindern mit BPD nachweislich stark vertreten sind und als Marker für BPD dienen können. Mit unseren Studien an unserem einzigartigen Modellorganismus der extremen Frühgeburtlichkeit hoffen wir, die (molekularen) pathophysiologischen Mechanismen, die der Entwicklung der BPD zugrunde liegen, besser zu verstehen und den Weg für eine sichere, robuste und wirksame stammzellbasierte Therapie der BPD zu ebnen.

Certaines brûlures oculaires graves ou d'autres pathologies oculaires rares peuvent être associées à une perte totale de cellules souches épithéliales de la cornée (DCSL), ce qui conduit à une opacification de la cornée par invasion de la conjonctive. Lorsque la DCSL est totale et bilatérale, le limbe controlatéral n'est pas disponible pour la greffe de limbe autologue ou la culture de cellules souches autologues limbiques et la transplantation allogénique de la cornée est impossible car toujours rejetée en raison de la néovascularisation. Une thérapie innovante testée avec succès au sein de notre laboratoire, en collaboration avec le service d'ophtalmologie des HCL, consiste en une greffe autologue de Feuillet Epithélial (FE) dérivé de Muqueuse Orale (MO). Cette approche permet de restaurer la transparence et autorise, si nécessaire, une greffe cornéenne complémentaire. Cette technique a montré son efficacité lors d'un essai clinique conduit dans notre hôpital mais le dispositif breveté permettant le détachement non enzymatique des feuillets cultivés n'est plus disponible en Europe. Nous avons donc mis au point un nouveau procédé de production de FE dérivant de la MO dont la preuve de concept a été obtenue à partir d'études in-vitro et ex-vivo. En effet, un détachement avec 0,5 mg / mL de collagénase n'endommage pas le FE de MO et les protéines de la membrane basale, et, dans un modèle de stroma porcin exvivo, ces feuillets adhérents au stroma, continuent à se renouveler sous la forme d'épithélium différencié. De plus, dans le cas d'une opacité stromale associée à une DCSL, une greffe secondaire de cornée est nécessaire pour améliorer l'Acuité Visuelle (AV), c'est pourquoi nous avons cherché à développer pour ces patients à haut risque de rejet, un stroma décellularisé. Ce stroma pourrait également répondre à la pénurie de cornées dans les pays en voie de développement grâce à sa conservation longue et facile. La lyophilisation a été combinée à la décellularisation des cornées au SDS à 0,1 %, validée sur les cornées humaines sur le maintien de leur transparence et de l'ultrastructure du stroma associé à l'absence des antigènes HLA-ABC et HLA-DR. Enfin, dans un modèle de Kératoplastie Lamellaire Antérieure Profonde (KLAP) ex-vivo, nous avons montré que les cellules épithéliales et stromales de la cornée humaine receveuse colonise le stroma décellularisé. Ainsi, nos travaux permettent de proposer un traitement des DSCL totales et bilatérales associées ou non à une atteinte du stroma / Some severe ocular burns or other rare ocular pathologies may be associated with a complete loss of corneal epithelial stem cells (LSCD), leading to an opacification of the cornea by invasion of the conjunctiva. When DCSL is total and bilateral, contralateral limbus is not available for autologous limb transplant or limbal autologous stem cell culture, and allogeneic transplantation of the cornea is not an option since neovascularization is constantly responsible for graft rejection. An innovative therapy tested with success in our laboratory, in collaboration with the ophthalmology department of the HCL, consists in an autologous Epithelial Cell Sheet (ECS) graft derived from Oral Mucosa (MO). This approach restores transparency and allows in a second step a complementary corneal graft when necessary. This technique has been shown to be effective in a clinical trial conducted in our hospital, but the patented device for the non-enzymatic detachment of cultivated ECS is no longer available in Europe. We have therefore developed a new method for the production of ECS from OM, the proof of concept of which has been obtained from in-vitro and ex-vivo studies. Indeed, detachment with 0.5 mg / mL of collagenase does not damage ECS from OM and basement membrane proteins, and in an ex-vivo porcine stroma model, these cell sheets adhered on corneal stroma, continued to self-renew and generated a differentiated epithelium. Since stromal opacity associated with DCSL requires a secondary corneal graft to improve Visual Acuity (VA), we also sought to develop for these patients with high rejection risk, a new approach for the generation of decellularized stroma. Such a procedure for the production of decellularized stroma was also aimed at allowing a money-saving and reliable long-term storage for stromal grafts and thus circumventing the shortage of corneas in developing countries. Our process, combining lyophilization with decellularization of the corneas at 0.1 % SDS, was validated on human corneas regarding the maintenance of stroma transparency, the stromal ultrastructure associated with the absence of HLA-ABC and HLA-DR antigens. Finally, in an ex-vivo model of Deep Anterior Lamellar Keratoplasty (DALK), we have shown that the epithelial and stromal cells of the recipient human cornea colonized efficiently the decellularised stroma. Overall, our work makes it possible to propose a treatment for total and bilateral LSCD associated or not with lesions of the stroma

La thérapie cellulaire suscite de grands espoirs dans le domaine cardiovasculaire. Cependant les premières études humaines sont décevantes. Parmi les explications avancées, citons un mauvais choix de cellules, une méthode de délivrance inadéquate, une préparation des cellules et des tissus hôtes insuffisante ou une trop grande mortalité cellulaire après injection.Durant ce travail nous avons voulu explorer 3 pistes d’optimisation de la thérapie cellulaire à visée pro-angiogénique utilisant les cellules souches mésenchymateuses (MSC) et contribué à l’exploration des mécanismes mis en jeu, en particulier en explorant le rôle du système Wnt/Frizzled.Nous avons tout d’abord étudié un système original de délivrance de cellules utilisant un « patch » musculaire cousu en regard d’un myocarde infarci de souris. Puis nous avons étudié l’effet d’une surexpression de sFRP1, inhibiteur de la voie Wnt, sur un modèle de matrice sous cutanée. Enfin, nous avons testé l’hypothèse qu’un préconditionnement hypoxique des cellules permettrait une meilleure survie cellulaire et améliorerait la réparation vasculaire et tissulaire après ischémie de patte chez la souris.Nos résultats permettent notamment de montrer que les MSC ont des capacités d’invasion des tissus ischémiques et qu’elles se différencient en péricytes en formant un réseau tridimensionnel de soutien aux cellules endothéliales. Par ailleurs, via sFRP1, nous mettons en évidence un rôle du système Wnt/Fzd dans l’effet pro-angiogénique. Enfin, nous montrons l’intérêt du préconditionnement hypoxique dont les effets sont médiés par Wnt4.L’ensemble de ces données permet d’envisager des voies d’optimisation de la thérapie cellulaire. / Some of the challenges facing stem-cell therapy for cardiac disease are which type of stem cell or progenitor cell is the best candidate for therapy, how to survive in the low oxygen environment of ischemic myocardium. Here we studied the potential of mesenchymal stem cells (MSCs) as vascular progenitor cells in vitro and in vivo, and we studied the effects of sFRP-1/Wnt signaling modulation or hypoxia on MSC properties. First, we demonstrated the beneficial effect of MSC application on ischemic heart repair using an original surgical model (patch) to deliver stem cells. This study showed that the contribution of the MSCs in the mouse infarcted myocardium was beneficial either on the scar (increase in angiogenesis, in cell proliferation, reduction in ventricular remodeling) or on the trophicity of the patch.Then we characterized the angiogenic properties of MSC in vitro and in vivo. Our data demonstrate that MSCs could be recruited and formed vascular structures around endothelial tubes. We showed in vivo that the surexpression of sFRP-1 (regulating factor of the Wnt system) in MSCs increased their potential of pericyte-like cells correlated with an increased maturation of the vessels via an intracellular GSK-3 dependent pathway in MSCs. Our next objective was to investigate the effects of hypoxia exposure on MSC before implantation for vascular and tissue regeneration in mice with hind limb ischemia. Our data suggest that hypoxic preconditioning has a critical role on MSC dynamic functions, shifting MSC location in situ to enhance ischemic tissue recovery, facilitating vascular cell mobilization and skeletal myoblast regeneration via a paracrine Wnt dependent mechanism.

Spinal cord injury (SCI) is complicated injury with serious socioeconomic consequences for the patient and his whole family. Big difficulty cause also extremely high living expenses for the patient with this type of injury. That's why there is a need for therapeutic methods which would help patients after SCI to recover the lost functions and be able at least partially to return to their normal life. Different therapeutic methods are being used for SCI treatment. In this study we used four various types of stem cells: human bone marrow stem cells (hBM-MSCs), human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUC-MSCs), neural precursors derived from induced pluripotent stem cells (iPS-NPs) and neural stem cell line derived from human fetal spinal cord tissue (SPC-01). These cells have been transplanted intrathecally or intraspinally 7 days after induction of the experimental model of SCI in the rat. We studied expressions of genes related to neurogenesis, growth factors and inflammation 10 and 28 days after SCI. Our analysis showed significant changes in gene expression 10 days after SCI. Significant up-regulation in expression of vascular endothelial growth factor (Vegf), ciliary neurotrophic factor (Cntf) and interferon regulatory factor 5 (Irf5) were found after transplantation of hBM-MSCs and hUC-...

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Electrospun nanofibers have been researched extensively in the culturing of stem cells to understand their behavior since electrospun fibers mimic the native extracellular matrix (ECM) in many types of mammalian tissues. Here, electrospun nanofibers with defined structure (orientation/alignment) and pore size could significantly modulate human mesenchymal stem cell (hMSC) behavior. Controlling the fiber membrane pore size was predominantly influenced by the duration of electrospinning, while the alignment of the fiber membrane was determined by parallel electrode collector design. Electric field simulation data provided information on the electrostatic interactions in this electrospinning apparatus.hMSCs on small-sized pores (~3-10 µm²) tended to promote the cytoplasmic retention of Yes-associated protein (YAP), while larger pores (~30-45 µm²) promoted the nuclear activation of YAP. hMSCs also displayed architecture-mediated behavior, as the cells aligned along with the fiber membranes orientation. Additionally, fiber membranes affected nuclear size and shape, indicating changes in cytoskeletal tension, which coincided with YAP activity. The mechanistic understanding of hMSC behavior on defined nanofiber structures seeks to advance their translation into more clinical settings and increase biomanufacturing efficiencies.