تمایز تقویت شده سلول های بنیادی پرتوان انسانی به کاردیومیوسیت ها بوسیله انتقال فاکتورهای رونویسی به واسطه باکتری
تاریخ انتشار: یکشنبه 12 فروردین 1397
| امتیاز:
بیان به واسطه ویروس ژن های فاکتورهای رونویسی مشخص می تواند بازبرنامه ریزی سلولی را به طور موثری القا کند. با این حال، از آن جایی که هر فاکتور رونویسی اثرش روی سلول های بنیادی پرتوان را برای دوره زمانی مشخص طی تمایز برجای می گذارد، بیان حفظ شده فاکتورهای رونویسی اغلب تمایز سلول های بنیادی پرتوان(PSCs) به انواع سلول های خاص مهار می کند. در این جا ما یک ابزار انتقال پروتئین مبتنی بر سیستم ترشحی باکتریایی نوع سه(T3SS) را برای انتقال مستقیم فاکتورهای رونویسی به شکل پروتئین به سلول های بنیادی پرتوان به کار بردیم. این تکنیک انتقال پروتئین به صورت موقت، کارایی انتقال پروتئینن موثری را برای سلول های بنیادی پرتوان انسانی ارائه کرد و مانع از تغییرات ژنتیکی بالقوه ناشی از وارد کردن ترانس ژن ها شد. در یک رویکرد تمایز کاردیومیوسیتی آزمایشگاهی تثبیت شدده، پنج فاکتور رونویسی شامل GATA4، MEF2C، TBX5، ESRRG و MESP1 که به اختصار آن ها را GMTEMمی نامند در بازه های زمانی مختلف به سلول وارد شد. با تشخیص بیان ژن های مارکر قلبی(NKx2.5 و cTnT)، ما دریافتیم که پروتئین های GMTEM منتقل شده طی مرحله مزودرمی تمایز رده کاردیومیوسیتی به طور قابل توجهی در تمایز سلول های بنیادی جنینی و سلول های بنیادی پرتوان القایی به کاردیومیوسیت ها تقویت می شود، در حالی که انتقال زودتر یا دیرتر اثر تقویت کننده را کاهش می دهد. علاوه براین، همه پنج فاکتور رونویسی برای تقویت تمایز قلبی مورد نیاز هستند. این مطالعه یک استراتژی بدون ویروس را برای انتقال موقت فاکتورهای رونویسی برای هدایت سرنوشت سلول های بنیادی انسانی بدون ایجاد خطری برای یکپارچگی ژنومی ارائه می کند که می تواند برای کاربردهای زیست پزشکی بی خطر باشد.
PLoS One. 2018 Mar 26;13(3):e0194895. doi: 10.1371/journal.pone.0194895. eCollection 2018.
Enhanced differentiation of human pluripotent stem cells into cardiomyocytes by bacteria-mediated transcription factors delivery.
Jin Y1, Liu Y1, Li Z1, Santostefano K2, Shi J1, Zhang X1, Wu D3, Cheng Z1, Wu W1, Terada N2, Jin S1,4, Bai F1.
Abstract
Virus-mediated expression of defined transcription factor (TF) genes can effectively induce cellular reprogramming. However, sustained expression of the TFs often hinders pluripotent stem cell (PSC) differentiation into specific cell types, as each TF exerts its effect on PSCs for a defined period of time during differentiation. Here, we applied a bacterial type III secretion system (T3SS)-based protein delivery tool to directly translocate TFs in the form of protein into human PSCs. This transient protein delivery technique showed high delivery efficiency for hPSCs, and it avoids potential genetic alterations caused by the introduction of transgenes. In an established cardiomyocyte de novo differentiation procedure, five transcriptional factors, namely GATA4, MEF2C, TBX5, ESRRG and MESP1 (abbreviated as GMTEM), were translocated at various time points. By detecting the expression of cardiac marker genes (Nkx2.5 and cTnT), we found that GMTEM proteins delivered on mesoderm stage of the cardiomyocytes lineage differentiation significantly enhanced both the human ESC and iPSC differentiation into cardiomyocytes, while earlier or later delivery diminished the enhancing effect. Furthermore, all of the five factors were required to enhance the cardiac differentiation. This work provides a virus-free strategy of transient transcription factors delivery for directing human stem cell fate without jeopardizing genome integrity, thus safe for biomedical applications.
PMID: 29579079