A osteogênese imperfeita (OI) é caracterizada como uma desordem genética na qual uma osteopenia generalizada leva a baixa estatura, fragilidade óssea excessiva e deformidades ósseas graves. As células mesenquimais estromais multipotentes (CTMs) são precursores presentes na medula óssea adulta capazes de se diferenciar em osteoblastos, adipócitos e mioblastos que passaram a ter grande importância como fonte terapia celular. O objetivo do presente estudo foi analisar o perfil de expressão gênica durante a diferenciação osteogênica a partir de células mesenquimais estromais multipotentes da medula óssea obtidas de pacientes diagnosticados com Osteogênese Imperfeita e de indivíduos controle. Foram coletadas amostras de três indivíduos normais e cinco amostras de pacientes portadores de Osteogênese Imperfeita. As células mononucleares (CMN) foram isoladas para a obtenção de células mesenquimais que foram expandidas até a terceira passagem quando iniciou-se o estímulo para diferenciação osteogênica. Também foram realizadas análises para contagem de CFU-F e para quatro das cinco amostras de pacientes portadores de OI, o número de CFU-F observado foi inferior ao geralmente encontrado para amostras de doadores normais. Foram coletadas células para análises de imunofenotipagem celular por citometria de fluxo e o RNA foi extraído originando a amostra denominada T0. As garrafas restantes tiveram suas células estimuladas para diferenciação osteogênica. Após um dia em cultura com estímulo, mais uma garrafa teve o RNA de suas células extraído (T1), e o mesmo procedimento foi realizado nos dias 2 (T2), 7 (T7), 12 (T12), 17 (T17) e 21 (T21). Todas as amostras demonstraram possuir potencial de diferenciação in vitro em osteoblastos e adipócitos. A imunofenotipagem de células mesenquimais foi realizada e as amostras de todos os pacientes apresentaram perfil imunofenotípico compatível com trabalhos anteriores. Foram identificadas mutações nos genes COL1A1 e/ou COL1A2 responsáveis pelo desenvolvimento da doença para quatro dos cinco pacientes avaliados. Para o paciente portador de Osteogênese Imperfeita e Síndrome de Bruck a região codificadora do gene PLOD2 também foi seqüenciada, porém não foram encontradas mutações. A análise da expressão gênica foi realizada pela técnica de microarranjos e foram identificados vários genes com expressão diferencial. Alguns genes com importância fundamental na diferenciação osteoblástica apresentaram menor expressão nas amostras dos pacientes portadores de OI, sugerindo um menor comprometimento das CTMs desses pacientes com a linhagem osteogênica. Outros genes também tiveram sua expressão diferencial confirmada por PCR em Tempo Real. Foi observado um aumento na expressão de genes relacionados a adipócitos, sugerindo um aumento da diferenciação adipogênica em detrimento à diferenciação osteogênica. A expressão das variantes do gene PLOD2 mostrou-se diferencial entre amostras normais, de OI e do paciente portador de Síndrome de Bruck. Também foi evidenciada uma expressão diferencial do microRNA 29b, um microRNA com papel estabelecido durante a diferenciação osteogênica, sugerindo um mecanismo de regulação dependente da quantidade de RNAm do seu gene alvo, o COL1A1.

Osteogenesis imperfecta (OI) is characterized as a genetic disorder in which a generalized osteopenia leads to short stature, bone fragility and serious skeletal deformities. Mesenchymal stem cells (MSCs) are precursors present in adult bone marrow that can differentiate into osteoblasts, adipocytes and myoblasts that have been given great importance as a source cell therapy. The aim of this study was to analyze the gene expression profile during osteogenic differentiation from mesenchymal stem cells from bone marrow taken from patients diagnosed with Osteogenesis Imperfecta and control subjects. Samples were collected from three normal individuals and five samples from patients with Osteogenesis Imperfecta. Mononuclear cells (MON) were isolated to obtain mesenchymal cells that were expanded until third passage when the stimulus for osteogenic differentiation was induced. Analyses were also conducted to count the CFU-F and for four of the five samples from patients with OI, the number of CFU-F observed was lower than generally found for normal samples. Cells were collected for analysis of cell immunophenotyping by flow cytometry and RNA was extracted from the resulting sample called T0. Remaining cells were stimulated for osteogenic differentiation. After a day in culture with stimulation, cells from another bottle had their RNA extracted (T1), and the same procedure was performed on days 2 (T2), 7 (T7), 12 (T12), 17 (T17) and 21 (T21). All samples have shown potential of in vitro differentiation into osteoblasts and adipocytes. Immunophenotyping of mesenchymal cells was performed and samples of all patients had immunophenotypic profile consistent with previous works. We identified mutations in COL1A1 and / or COL1A2 responsible for developing the disease for four of five patients. For the patient with Osteogenesis Imperfecta and Bruck Syndrome, coding region of the gene PLOD2 was also sequenced, but no mutations were found. The gene expression analysis was performed by microarray and identified several genes with differential expression. Some genes of fundamental importance in osteoblast differentiation showed lower expression in samples from patients with OI, suggesting a minor involvement of MSCs of patients with osteogenic lineage. Other genes also confirmed their differential expression by Real Time PCR. We observed an increased expression of genes related to adipocytes, suggesting an increased adipogenic differentiation at the expense of osteogenic differentiation. The expression of PLOD2 gene variants proved to be different between normal samples, OI and the patient with Bruck Syndrome. There was also evidence of differential expression of 29b microRNA, with established role during osteogenic differentiation, suggesting a mechanism dependent regulation of mRNA abundance of its gene target, COL1A1.