Mesenchymal stromal cells are a promising option to treat knee osteoarthritis. Their safety and usefulness must be confirmed and the optimal dose established. We tested increasing doses of bone marrow mesenchymal stromal cells (BM-MSCs) in combination with hyaluronic acid in a randomized clinical trial.A phase I/II multicenter randomized clinical trial with active control was conducted. Thirty patients diagnosed with knee OA were randomly assigned to intraarticularly administered hyaluronic acid alone (control), or together with 10 × 10(6) or 100 × 10(6) cultured autologous BM-MSCs, and followed up for 12 months. Pain and function were assessed using VAS and WOMAC and by measuring the knee motion range. X-ray and magnetic resonance imaging analyses were performed to analyze joint damage.No adverse effects were reported after BM-MSC administration or during follow-up. BM-MSC-administered patients improved according to VAS during all follow-up evaluations and median value (IQR) for control, low-dose and high-dose groups change from 5 (3, 7), 7 (5, 8) and 6 (4, 8) to 4 (3, 5), 2 (1, 3) and 2 (0,4) respectively at 12 months (low-dose vs control group p = 0.005 and high-dose vs control group p < 0.009). BM-MSC-administered patients were also superior according to WOMAC, although improvement in control and low-dose patients could not be significantly sustained beyond 6 months. On the other hand, the BM-MSC high-dose group exhibited an improvement of 16.5 (12, 19) points at 12 months (p < 0.01). Consistent with WOMAC and VAS values, motion ranges remained unaltered in the control group but improved at 12 months with BM-MSCs. X-ray revealed a reduction of the knee joint space width in the control group that was not seen in BM-MSCs high-dose group. MRI (WORMS protocol) showed that joint damage decreased only in the BM-MSC high-dose group, albeit slightly.The single intraarticular injection of in vitro expanded autologous BM-MSCs together with HA is a safe and feasible procedure that results in a clinical and functional improvement of knee OA, especially when 100 × 10(6) cells are administered. These results pave the way for a future phase III clinical trial.gov identifier NCT02123368. Nº EudraCT: 2009-017624-72.

In this paper, we present a comparative analysis of the transcriptomic profile of three different human cell types: hematopoietic stem cells (HSCs), bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) and fibroblasts (FIBs). The work aims to identify unique genes that are differentially expressed as specific markers of bone marrow-derived MSCs, and to achieve this undertakes a detailed analysis of three independent datasets that include quantification of the global gene expression profiles of three primary cell types: HSCs, MSCs and FIBs. A robust bioinformatics method, called GlobalTest, is used to assess the specific association between one or more genes expressed in a sample and the outcome variable, that is, the ‘cell type’ provided as a single univariate response. This outcome variable is predicted for each sample tested, based on the expression profile of the specific genes that are used as input to the test. The precision of the tests is calculated along with the statistical sensitivity and specificity for each gene in each dataset, yielding four genes that mark MSCs with high accuracy. Among these, the best performer is the protein-coding gene Transgelin (TAGLN, Gene ID: 6876) (with a Positive Predictive Value > 0.96 and FDR < 0.001), which identifies MSCs better than any of the currently used standard markers: ENG (CD105), THY1 (CD90) or NT5E (CD73). The results are validated by RT-qPCR, providing novel gene biomarkers specific for human MSCs.