تمایز تسریع شده و بهبود یافته ارگانوئیدهای شبکیه ای مشتق از سلول های بنیادی پرتوان در بیورآکتورهای با دیوار چرخان
تاریخ انتشار: شنبه 25 آذر 1396
| امتیاز:
سلول های بنیادی پرتوان می توانند به ارگانوئیدهای شبکیه سه بعدی تمایز یابند که اغلب سلول های آن ها درون ساختارهای طبقه بندی شده قطبی خود آرایش شده اند. در کشت های استاتیک(پایا)، تکوین ارگانوئیدها ممکن است ممکن است بوسیله محدودیتی که در انتشار اکسیژن و مواد غذایی وجود دارد متوقف شود. در این جا، ما یک فرایند زیستی را با استفاده از بیورآکتورهای با دیوار چرخان(دوار) برای کشت ارگانوئیدهای شبکیه مشتق از سلول های بنیادی پرتوان موشی گزارش کرده ایم. ارگانوئیدها در این بیورآکتورها تکثیر افزایش یافته و مورفولوژی به خوبی تعریف شده و تمایز بهبود یافته ای را در نورون ها از جمله سلول های گانگلیونی و گیرنده های نوری مخروطی S نشان دادند. علاوه براین، ارگانوئیدهای این بیورآکتورها در روز 25 بلوغ و پروفایل ترانسکریپتوم مشابهی با آن هایی که در روز 32 کشت استاتیک بودند نشان دادند که دقیقا تکوین فضایی زمانی شبکیه موش در روز 6 بعد از زایمان در شرایط in vivo را شبیه سازی می کرد. با این حال، جالب تر این که ارگانوئیدهای شبکیه تحت هر شرایط کشتی که در این جا تست شد، تمایز بیشتری را از خود نشان ندادند که نشان دهنده نیازمندی های بیشتر برای بلوغ عملکردی است. مطالعه ما نشان می دهد که بیورآکتورها می توانند رشد و تمایز ارگانوئیدها برای مدل سازی بیماری شبکیه و ارزیابی درمان ها را تسریع و بهبود ببخشند.
Stem Cell Reports. 2017 Dec 1. pii: S2213-6711(17)30487-3. doi: 10.1016/j.stemcr.2017.11.001. [Epub ahead of print]
Accelerated and Improved Differentiation of Retinal Organoids from Pluripotent Stem Cells in Rotating-Wall Vessel Bioreactors.
DiStefano T1, Chen HY1, Panebianco C1, Kaya KD1, Brooks MJ1, Gieser L1, Morgan NY2, Pohida T3, Swaroop A4.
Abstract
Pluripotent stem cells can be differentiated into 3D retinal organoids, with major cell types self-patterning into a polarized, laminated architecture. In static cultures, organoid development may be hindered by limitations in diffusion of oxygen and nutrients. Herein, we report a bioprocess using rotating-wall vessel (RWV) bioreactors to culture retinal organoids derived from mouse pluripotent stem cells. Organoids in RWV demonstrate enhanced proliferation, with well-defined morphology and improved differentiation of neurons including ganglion cells and S-cone photoreceptors. Furthermore, RWV organoids at day 25 (D25) reveal similar maturation and transcriptome profile as those at D32 in static culture, closely recapitulating spatiotemporal development of postnatal day 6 mouse retina in vivo. Interestingly, however, retinal organoids do not differentiate further under any in vitro condition tested here, suggesting additional requirements for functional maturation. Our studies demonstrate that bioreactors can accelerate and improve organoid growth and differentiation for modeling retinal disease and evaluation of therapies.
PMID: 29233554