سلول های اندوتلیالی مشتق از iPSC انسانی و organ-chip ریز مهندسی شده، تکوین عصبی را تقویت می کنند
تاریخ انتشار: دوشنبه 27 فروردین 1397
| امتیاز:
مدل های مشتق از سلول های بنیادی انسانی بیماری های تکوینی و تخریب کننده عصبی، بدلیل عدم بلوغ سلولی در آزمایشگاه مورد چالش است. سیستم های اندام روی چیپ ریز مهندسی شده(organ-chip) برای تقلید ساختار سلولی با حجم اندک طراحی شده اند و قادر به هم کشتی انواع مختلف سلول ها هستند. سلول های اندوتلیالی ریز عروق مغزی(BMECs) مسیرهای پیام رسانی یکسانی را با نورون ها در تکوین اولیه به اشتراک می گذارند، اما مشارکت آن ها در بلوغ عصبی انسانی به میزان زیادی ناشناخته مانده است. برای مطالعه این برهمکنش و اثر ریزکشت، ما هم نورون های حرکتی نخاعی و هم سلول های اندوتلیالی ریز عروق مغزی را از سلول های بنیادی پرتوان القایی تولید کردیم و عملکرد کلسیمی افزایش یافته موقت و بیان ژنی خاص چیپ در Organ-chips را در مقایسه با پلیت های 96 خانه ارزیابی کردیم. کشت سلول های اندوتلیالی ریز عروق مغزی در Oragn-Chip منجر به برهمکنش های عروقی-عصبی و فعال شدن ژن های خاص شد که عملکرد عصبی و ویژگی های شبه in vivo را بیشتر تقویت کرد. نتایج نشان می دهد که سیستم عروقی اثرات بلوغ خاصی روی بافت عصبی طناب نخاعی دارند و استفاده از Organ-Chip می تواند مدل های سلول های بنیادی را به شرایط بدن نزدیک تر کند.
Stem Cell Reports. 2018 Mar 21. pii: S2213-6711(18)30103-6. doi: 10.1016/j.stemcr.2018.02.012. [Epub ahead of print]
Human iPSC-Derived Endothelial Cells and Microengineered Organ-Chip Enhance Neuronal Development.
Sances S1, Ho R2, Vatine G2, West D2, Laperle A2, Meyer A2, Godoy M2, Kay PS2, Mandefro B3, Hatata S2, Hinojosa C4, Wen N4, Sareen D3, Hamilton GA4, Svendsen CN5.
Abstract
Human stem cell-derived models of development and neurodegenerative diseases are challenged by cellular immaturity in vitro. Microengineered organ-on-chip (or Organ-Chip) systems are designed to emulate microvolume cytoarchitecture and enable co-culture of distinct cell types. Brain microvascular endothelial cells (BMECs) share common signaling pathways with neurons early in development, but their contribution to human neuronal maturation is largely unknown. To study this interaction and influence of microculture, we derived both spinal motor neurons and BMECs from human induced pluripotent stem cells and observed increased calcium transient function and Chip-specific gene expression in Organ-Chips compared with 96-well plates. Seeding BMECs in the Organ-Chip led to vascular-neural interaction and specific gene activation that further enhanced neuronal function and in vivo-like signatures. The results show that the vascular system has specific maturation effects on spinal cord neural tissue, and the use of Organ-Chips can move stem cell models closer to an in vivo condition.
PMID: 29576540