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Effects of Magnetite Nanoparticles and Static Magnetic Field on Neural Differentiation of Pluripotent Stem Cells

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Autor(es):
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Semeano, Ana T. ; Tofoli, Fabiano A. ; Correa-Velloso, Juliana C. ; de Jesus Santos, Ana P. ; Oliveira-Giacomelli, Agatha ; Cardoso, Rafaela R. ; Pessoa, Mateus A. ; da Rocha, Edroaldo Lummertz ; Ribeiro, Gustavo ; Ferrari, Merari F. R. ; Pereira, Lygia, V ; Teng, Yang D. ; Petri, Denise F. S. ; Ulrich, Henning
Número total de Autores: 14
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: STEM CELL REVIEWS AND REPORTS; v. 18, n. 4, p. 18-pg., 2022-03-24.
Resumo

Neurodevelopmental processes of pluripotent cells, such as proliferation and differentiation, are influenced by external natural forces. Despite the presence of biogenic magnetite nanoparticles in the central nervous system and constant exposure to the Earth's magnetic fields and other sources, there is scant knowledge regarding the role of electromagnetic stimuli in neurogenesis. Moreover, emerging applications of electrical and magnetic stimulation to treat neurological disorders emphasize the relevance of understanding the impact and mechanisms behind these stimuli. Here, the effects of magnetic nanoparticles (MNPs) in polymeric coatings and the static external magnetic field (EMF) were investigated on neural induction of murine embryonic stem cells (mESCs) and human induced pluripotent stem cells (hiPSCs). The results show that the presence of 0.5% MNPs in collagen-based coatings facilitates the migration and neuronal maturation of mESCs and hiPSCs in vitro. Furthermore, the application of 0.4 Tesla EMF perpendicularly to the cell culture plane, discernibly stimulates proliferation and guide fate decisions of the pluripotent stem cells, depending on the origin of stem cells and their developmental stage. Mechanistic analysis reveals that modulation of ionic homeostasis and the expression of proteins involved in cytostructural, liposomal and cell cycle checkpoint functions provide a principal underpinning for the impact of electromagnetic stimuli on neural lineage specification and proliferation. These findings not only explore the potential of the magnetic stimuli as neural differentiation and function modulator but also highlight the risks that immoderate magnetic stimulation may affect more susceptible neurons, such as dopaminergic neurons. (AU)

Processo FAPESP: 18/07366-4 - Receptores de purinas e cininas como alvos de estudo e intervenção terapêutica em doenças neurológicas
Beneficiário:Alexander Henning Ulrich
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 19/26852-0 - Estudo do antagonismo de receptores purinérgicos no processo inflamatório e ativação microglial em modelos in vivo e in vitro de Doença de Parkinson
Beneficiário:Ágatha Oliveira Giacomelli
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/14513-8 - Análise do fluxo autofágico durante a agregação proteica contendo alfa-sinucleína e tau hiperfosforilada em cultura de células do hipocampo, substância negra e locus coeruleus
Beneficiário:Rafaela Regina Cardoso
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Processo FAPESP: 13/08028-1 - CEGH-CEL - Centro de Estudos do Genoma Humano e de Células-Tronco
Beneficiário:Mayana Zatz
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs
Processo FAPESP: 18/07592-4 - Papel dos mecanismos de controle de qualidade na perda da proteostase em doenças neurodegenerativas dependentes da idade
Beneficiário:Merari de Fátima Ramires Ferrari
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 13/08135-2 - CTC - Centro de Terapia Celular
Beneficiário:Dimas Tadeu Covas
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs