Vitrification Method Efficacy of Mesenchymal Stem Cells (MSCs) Derived from Wharton’s Jelly

Abstract

Abstract

Cryopreservation is done to maintain the availability of stem cells for research and therapy. Vitrification is a cryopreservation method that has been used for frozen storage on embryonic stem cells (ESCs), induced pluripotent stem cell (iPS) and adult stem cells such as MSCs. However, the efficacy of these methods vary greatly depending on the use of cryoprotectants and the type of stem cells are stored, as well as in mesenchymal stem cells (MSCs) derived from umbilical cord matrix (Warthon's Jelly). This study aimed to determine the efficacy of cryopreservation by the vitrification method for suspension of MSCs from human Warthon's Jelly. Investigation was conducted in Stem Cell Laboratory, Center for Biomedical and Basic Technology of Health, NIHRD, Ministry of Health, Indonesia. MSC isolation and in vitro expansion were carried out prior to cryopreservation while evaluating their viability, population doubling (PD), population doubling time (PDT), immunophenotypes as well as karyotyping profile between control (non-vitrified) and vitrified group. In this study, we used two vitrification solutions: DAP-213 consisting of 10% 10M acetamide, 22% propylene glycol and 14.2% dimethyl sulfoxide (DMSO); and M20 composed of 20% DMSO dan ethylene glycol. Our study showed that viability, PD, and PDT of vitrified MSCs in DAP-213 and M20 were not different compared to control. Percentage of CD90 and CD73 expression for vitrified MSCs were lower than control (p<0.05). Our data suggest that vitrification in DAP-213 dan M20 can be considered as an alternative for long-term MSC cryopreservation.

Keywords : mesenchymal stem cells, Wharton’s jelly, vitrification, DAP-213, M20

Abstrak

Simpan beku (kriopreservasi) dilakukan untuk menjaga ketersediaan sel punca (stem cell) baik untuk penelitian maupun untuk terapi. Vitrifikasi merupakan metode kriopreservasi yang telah digunakan untuk penyimpanan beku pada embryonic stem cells (ESCs), induced pluripotent stem cell (iPS) dan sel punca dewasa (adult stem cell) seperti MSCs. Namun efikasi metode tersebut sangat bervariasi tergantung dari penggunaan krioprotektan serta tipe sel punca yang disimpan beku, demikian juga pada mesenchymal stem cells (MSCs) yang bersumber dari matriks tali pusat (Warthon’s Jelly). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efikasi kriopreservasi dengan metode vitrifikasi untuk suspensi MSCs dari human Warthon’s Jelly. Penelitian dilakukan di Laboratorium stem cell Pusat Biomedis dan Teknologi Dasar Kesehatan Badan Litbangkes. Kegiatan diawali dengan isolasi MSC dari Wharton’s Jelly, kemudian dilakukan evaluasi terhadap viabilitas, karakterisasi imunofenotip, population doubling (PD), population doubling time (PDT) dari MSC sebelum dan sesudah vitrifikasi. Komposisi krioprotektan untuk metode vitrifikasi dalam penelitian ini adalah DAP-213 yaitu 10% 10M acetamide, 22% propylene glycol dan 14.2% dimethyl sulfoxide (DMSO) dan M20 yaitu 20% DMSO dan ethylene glycol dalam medium kultur 10% fetab bovine serum (FBS). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa viabilitas MSC pasca vitrifikasi adalah 60,96% dan 66,52% dengan menggunakan DAP-213 dan M20 dari viabilitas awal 82,6% (p>0,05). Pada penggunaan M20, PD dan PDT secara berurutan 2,48 dan 58,15 lebih rendah dibandingkan dengan kontrol dan DAP (p<0,05). Sedangkan ekspresi antigen CD90 dan CD73 MSC pasca vitrifikasi lebih rendah dibanding kontrol (p<0,05). Kesimpulan dari penelitian adalah metode vitrifikasi dapat digunakan untuk MSCs dari matriks tali pusat.

Kata kunci : mesenchymal stem cell, vitrifikasi, Wharton’s Jelly, DAP-213, M20