تولید اسفروئیدهای قشری از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی در یک بیورآکتور سوسپانس
تاریخ انتشار: چهارشنبه 22 شهریور 1396
| امتیاز:
سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(hiPSCs) به عنوان یک منبع امیدوارکننده برای ساخت بافت های شبه مغز انسانی یا ارگاوئیدهای آزمایشگاهی برای مدل سازی بیماری ها و غربالگری داروها شناخته می شوند. یک بیورآکتور سوسپانس می تواند برای تولید ارگانوئیدهای بزرگ مغزی از hiPSCها از طریق انتشار تقویت شده استفاده شود اما اثر محیط کشت دینامیک بیورآکتور روی الگوسازی بافت عصبی مشتق از hiPSCها به خوبی شناخته نشده است. هدف این مطالعه ارزیابی اثر کشت بیورآکتور سوسپانس روی تشکیل اسفروئیدهای قشری(مانند تجمعات شبه مغز قدامی) از hiPSCها بود. سلول های hiPSK3 یا اجسام جنینی از پیش شکل گرفته وارد بیورآکتور شدند. توزیع اندازه کلی، بیان مارکر عصبی(مانند PAX6، بتا توبولین III و MAP-2) و مارکرهای الگوسازی بافتی قشری(مانند TBR1، BRN2، SATB2 و vGlut1) در مقایسه با گروه کنترل استاتیک ارزیابی شد. مشخص شد که کشت بیورآکتور بیانTBR1(یک مارکر لایه عمقی ششم قشر) را پیش می برد و به طور موقتی روی SATB2( مارکر II-IV لایه سطحی قشری که بعدا مطابق با تکوین بافتی از درون به بیرون بوجود می آید،اثر می گذارد. کشت طولانی بعد از 70 روز ساختار قشری خاص لایه را در اسفروئید نشان داد. بیان افترافی ماتریکس متالوپروتئینازهای 2و3 نیز برای کشت بیورآکتور و استاتیک مشاهده شد. بیان تغییر یافته مارکرهای قشری بوسیله یک بیورآکتور سوسپانس اهمیت محیط کشت روی تکوین بافت قشری از hiPSCها را نشان می دهد.
Tissue Eng Part A. 2017 Aug 21. doi: 10.1089/ten.TEA.2016.0400. [Epub ahead of print]
Derivation of Cortical Spheroids from Human Induced Pluripotent Stem Cells in a Suspension Bioreactor.
Yan Y1, Song L2, Madinya J3, Ma T4, Li Y5.
Abstract
Human induced pluripotent stem cells (hiPSCs) emerge as a promising source to construct human brain-like tissues, spheroids, or organoids in vitro for disease modeling and drug screening. A suspension bioreactor can be used to generate large size of brain organoids from hiPSCs through enhanced diffusion, but the influence of a dynamic bioreactor culture environment on neural tissue patterning from hiPSCs has not been well understood. The objective of this study is to assess the influence of a suspension bioreactor culture on cortical spheroid (i.e., forebrain-like aggregates) formation from hiPSCs. Single undifferentiated hiPSK3 cells or pre-formed embryoid bodies were inoculated into the bioreactor. Aggregate size distribution, neural marker expression (e.g., Nestin, PAX6, β-tubulin III, and MAP-2), and cortical tissue patterning markers (e.g., TBR1, BRN2, SATB2, and vGlut1) were evaluated with static control. Bioreactor culture was found to promote the expression of TBR1, a deep cortical layer VI marker, and temporally affect SATB2, a superficial cortical layer II-IV marker that appears later according to inside-out cortical tissue development. Prolonged culture after 70 days showed layer-specific cortical structure in the spheroids. Differential expression of matrix metalloproteinase-2 and -3 was also observed for bioreactor and static culture. The altered expression of cortical markers by a suspension bioreactor indicates the importance of culture environment on cortical tissue development from hiPSCs.
PMID: 28825364