تشکیل عروق خونی در ارگانوئیدهای مغزی شکل گرفته از سلول های بنیادی جنینی انسانی
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 21 آبان 1398
| امتیاز:
فناوری فعلی ارگانوئید مغزی مدل برون تنی عالی را برای تقلید ساختار و عملکرد مغز در حال تکوین انسان ارائه می دهد که مطالعه روی مغز طبیعی و مغز بیمار را مقدور می سازد؛ بنابراین، پیشرفت های بیشتر برای فائق آمدن بر مشکلات عدم بلوغ و فقدان سلول های غیر پارانشیمی الزامی است. رگزایی یکی از چالش های اصلی برای شبیه سازی فرایندها در مغز در حال تکوین انسان است. در این جا، ما تشکیل ساختارهای شبه عروق خونی را در ارگانوئیدهای مغزی القا شده بوسیله فاکتور رشد اندوتلیالی عروقی(VEGF) در شرایط برون تنی مورد ارزیابی قرار دادیم. نتایج نشان داد که VEGF تمایز سلول های اندوتلیالی عروقی(ECs) را بدون کاهش مارکرهای عصبی در اجسام جنینی(EBs) تقویت کرد که سپس با موفقیت درون ارگانوئیدهای مغزی با یک ساختار عروقی نعلی شکل بیان کننده مارکر سلول های اندوتلیالی(CD31) و مارکر اتصالات چسبنده(claudin-5) که از مشخصه های سد خونی-مغزی(BBB) است تکوین یافتند. تیمار بیشتر با VEGF و Wnt7 تشکیل پوشش بیرونی شامل سلول های شبه پری سیتی را افزایش داد که بوسیله لوله های عروقی احاطه شد. توالی یابی RNA نشان داد که ژن های VEGF تنظیم افزایشی شده با تشکیل لوله، رگزایی و BBB مرتبط بودند؛ هم چنین بیان ژن های دخیل در جنین زایی مغز نیز تغییر کرد که نشان دهند نقش VEGF در تکوین عصبی بود. این نتایج نشان می دهد که تیمار با VEGF می تواند برای تولید ساختارهای شبه عروقی با مشخصه های BBB بالغ در ارگانوئیدهای مغزی به صورت برون تنی استفاده شود.
Biochem Biophys Res Commun. 2019 Oct 16. pii: S0006-291X(19)31972-2. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.10.079. [Epub ahead of print]
Blood vessel formation in cerebral organoids formed from human embryonic stem cells.
Ham O1, Jin YB2, Kim J3, Lee MO4.
Abstract
Current cerebral organoid technology provides excellent in vitro models mimicking the structure and function of the developing human brain, which enables studies on normal and pathological brain; however, further improvements are necessary to overcome the problems of immaturity and dearth of non-parenchymal cells. Vascularization is one of the major challenges for recapitulating processes in the developing human brain. Here, we examined the formation of blood vessel-like structures in cerebral organoids induced by vascular endothelial growth factor (VEGF) in vitro. The results indicated that VEGF enhanced differentiation of vascular endothelial cells (ECs) without reducing neuronal markers in the embryonic bodies (EBs), which then successfully developed into cerebral organoids with open-circle vascular structures expressing an EC marker, CD31, and a tight junction marker, claudin-5, characteristic of the blood-brain barrier (BBB). Further treatment with VEGF and Wnt7a promoted the formation of the outer lining consisting of pericyte-like cells, which surrounded the vascular tubes. RNA sequencing revealed that VEGF upregulated genes associated with tube formation, vasculogenesis, and the BBB; it also changed the expression of genes involved in brain embryogenesis, suggesting a role of VEGF in neuronal development. These results indicate that VEGF treatment can be used to generate vessel-like structures with mature BBB characteristics in cerebral organoids in vitro.
PMID: 31629471