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Modulation of Differentiation Processes in Murine Embryonic Stem Cells Exposed to Parabolic Flight-Induced Acute Hypergravity and Microgravity

Acharya, Aviseka und Brungs, Sonja und Henry, Margit und Rotshteyn, Tamara und Yaduvanshi, Nirmala Singh und Wegener, Lucia und Jentzsch, Simon und Hescheler, Jürgen und Hemmersbach, Ruth und Boeuf, Helene und Sachinidis, Apapios (2018) Modulation of Differentiation Processes in Murine Embryonic Stem Cells Exposed to Parabolic Flight-Induced Acute Hypergravity and Microgravity. Stem Cells and Development, 27 (12), Seiten 838-847. Mary Ann Liebert. doi: 10.1089/scd.2017.0294. ISSN 1547-3287.

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Offizielle URL: https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/scd.2017.0294

Kurzfassung

Embryonic developmental studies under microgravity conditions in space are very limited. To study the effects of short-term altered gravity on embryonic development processes, we exposed mouse embryonic stem cells (mESCs) to phases of hypergravity and microgravity and studied the differentiation potential of the cells using wide-genome microarray analysis. During the 64th European Space Agency’s parabolic flight campaign, mESCs were exposed to 31 parabolas. Each parabola comprised phases lasting 22 s of hypergravity, microgravity, and a repeat of hypergravity. On different parabolas, RNA was isolated for microarray analysis. After exposure to 31 parabolas, mESCs (P31 mESCs) were further differentiated under normal gravity (1 g) conditions for 12 days, producing P31 12-day embryoid bodies (EBs). After analysis of the microarrays, the differentially expressed genes were analyzed using different bioinformatic tools to identify developmental and nondevelopmental biological processes affected by conditions on the parabolic flight experiment. Our results demonstrated that several genes belonging to GOs associated with cell cycle and proliferation were downregulated in undifferentiated mESCs exposed to gravity changes. However, several genes belonging to developmental processes, such as vasculature development, kidney development, skin development, and to the TGF-b signaling pathway, were upregulated. Interestingly, similar enriched and suppressed GOs were obtained in P31 12-day EBs compared with ground control 12-day EBs. Our results show that undifferentiated mESCs exposed to alternate hypergravity and microgravity phases expressed several genes associated with developmental/ differentiation and cell cycle processes, suggesting a transition from the undifferentiated pluripotent to a more differentiated stage of mESCs.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/121273/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modulation of Differentiation Processes in Murine Embryonic Stem Cells Exposed to Parabolic Flight-Induced Acute Hypergravity and Microgravity
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Acharya, AvisekaUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology, Center of Physiology and Pathophysiology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brungs, Sonjagerman aerospace centre (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyhttps://orcid.org/0000-0002-1277-9942NICHT SPEZIFIZIERT
Henry, MargitUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology and Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC), Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rotshteyn, TamaraUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology, Center of Physiology and Pathophysiology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yaduvanshi, Nirmala SinghUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology, Center of Physiology and Pathophysiology, Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegener, Luciagerman aerospace centre (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jentzsch, Simongerman aerospace centre (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hescheler, JürgenUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology and Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC), Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hemmersbach, Ruthgerman aerospace centre (dlr), institute of aerospace medicine, gravitational biology, cologne, germanyhttps://orcid.org/0000-0001-5308-6715NICHT SPEZIFIZIERT
Boeuf, HeleneINSERM-U1026, BioTis, University of Bordeaux, Bordeaux, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sachinidis, ApapiosUniversity of Cologne, Institute of Neurophysiology and Center for Molecular Medicine Cologne (CMMC), Cologne, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 März 2018
Erschienen in:Stem Cells and Development
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:27
DOI:10.1089/scd.2017.0294
Seitenbereich:Seiten 838-847
Verlag:Mary Ann Liebert
ISSN:1547-3287
Status:veröffentlicht
Stichwörter:microgravity, hypergravity, embryonic stem cells, differentiation, transcriptomics, parabolic flight
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Biowissenschaftliche Exp.-vorbereitung (alt), R - Vorhaben Biowissenschaftliche Nutzerunterstützung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Gravitationsbiologie
Hinterlegt von: Duwe, Helmut
Hinterlegt am:14 Aug 2018 10:00
Letzte Änderung:23 Feb 2019 00:22

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