کنترل اپی ژنتیک تمایز آزمایشگاهی پانکراس اندوکرین: اطلاعات فعلی و چشم اندازهای آینده
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 13 آذر 1397
| امتیاز:
شیوع رو به افزایش دیابت شیرین نوع یک و دو(T1DM و T2DM) موجب ایجاد روش های آزمایشگاهی برای بدست آوردن سلول های بتای بالغ و کاملا دارای عملکردی برای استفاده در طب بازساختی شده است. اخیرا پروتکل های متعدد برای تمایز سلول های بنیادی جنینی انسانی(hESCs) و سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) به سلول های شبه بتای پانکراسی انسانی ایجاد شده است. این روش ها به همراه رویکردهای زیست مهندسی با استفاده از سیستم های کپسوله کننده زیست سازگار، اخیرا منجر به کارآزمایی های بالینی شده است که امیدواری های زیادی را برای مبارزه بیماران دیابتی با دیابت و مدیریت هایپرگلیسمی ایجاد کرده است. با این حال، پروتکل های تمایزی آزمایشگاهی برای بدست آوردن جمعیت های یکدست از سلول های بتای بالغ ترشح کننده انسولین تک هورمونی با چالش هایی مواجه بوده است. وقایع اپی ژنتیک اصلی مانند متیلاسیون DNA، مدیفیکاسیون های بعد ترجمه هیستون ها و بیان RNAهای غیر کد کننده تخصصی شدن فیزیولوژیک پانکراس اندوکرین به سلول های آلفا، بتا و گاما را در شرایط آزمایشگاهی و درون تنی هماهنگ می کند. عدم تنظیم چنین فرایندهای اپی ژنتیکی با اختلالات پانکراسی متعددی از جمله دیابت همراه است. بنابراین، درک زمینه های اپی ژنتیکی و ترانسکریپتومی دخیل در تکوین پانکراس اندوکراین می تواند روش های تمایز آزمایشگاهی را بهبود ببخشد. در این مطالعه مروری، ما موثرترین پروتکل ها برای تمایز آزمایشگاهی hESCs/hiPSCs به سمت سلول های بتای پانکراسی را خلاصه می کنیم و محدودیت های فعلی در تولید سلول های بتای دارای عملکرد آزاد کننده انسولین و پاسخ دهنده به گلومز را بحث می کنیم. علاوه براین، ما روی وقایع اپی ژنتیکی و ترانسکریپتومی اصلی که منجر به تخصصی شدن پانکراس می شوند و روی پتانسیل های کاربردی داروهای اپی ژنتیکی جدید برای تثبیت رویکردهای خلاقانه درمانی دارویی فوکوس می کنیم.
Front Cell Dev Biol. 2018 Oct 25;6:141. doi: 10.3389/fcell.2018.00141. eCollection 2018.
Epigenetic Control of Endocrine Pancreas Differentiation in vitro: Current Knowledge and Future Perspectives.
Astro V1, Adamo A1.
Abstract
The raising worldwide prevalence of Type 1 and Type 2 diabetes mellitus (T1DM and T2DM) solicits the derivation of in vitro methods yielding mature and fully functional β-cells to be used in regenerative medicine. Several protocols to differentiate human embryonic stem cells (hESCs) and induced pluripotent stem cells (iPSCs) into human pancreatic β-like cells have recently been developed. These methods, coupled with a bioengineering approach using biocompatible encapsulating devices, have recently led to experimental clinical trials showing great promises to ultimately end the battle of diabetic patients for managing hyperglycemia. However, in vitro differentiation protocols face the challenge of achieving homogenous population of mono-hormonal insulin-secreting mature β-cells. Major epigenetic events such as DNA methylation, post-translational modification of histones and non-coding RNAs expression, orchestrate physiological endocrine pancreas specification into α-, β-, γ-, and δ-cells, both in vivo and in vitro. The dysregulation of such epigenetic processes is associated to multiple pancreatic disorders including diabetes. Understanding the epigenomic and transcriptomic landscape underlying endocrine pancreas development could, therefore, improve in vitro differentiation methods. In this review, we summarize the most effective protocols for in vitro differentiation of hESCs/hiPSCs toward pancreatic β-cells and we discuss the current limitations in the derivation of functional glucose-responsive, insulin-releasing β-cells. Moreover, we focus on the main transcriptional and epigenetic events leading to pancreatic specification and on the applicative potential of novel epigenetic drugs for the establishment of innovative pharmacological therapeutic approaches.
PMID: 30410880