یک مدل ارگانوئید عصبی جدید مشتق از سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) ویژگی های گلیوبلاستوما (GBM) را تقلید می کند
تاریخ انتشار: پنجشنبه 25 اردیبهشت 1399
| امتیاز:
پیشینه:
مدل های آزمایشگاهی موجود با استفاده از رده های سلولی انسانی یا موشی، ویژگی های پیچیده گلیوبلاستوما را به خوبی نشان نمی دهند. به طور ویژه، هیچ مدلی برای مطالعه iPSCs مشتق از بیماران برای تولید یک مدل گلیوبلاستوما وجود ندارد. بیش بیان ژن c-met یکی از ویژگی های مولکولی گلیوبلاستوما است که منجر به پیام رسانی افزایش یافته از طریق فسفریلاسیون STAT3 می شود. ما یک رده iPSCs را از بیماران دارای جهش c-met تولید کردیم و پرسیدیم که آیا ما می توانیم از آن ها برای تولید ارگانوئیدهای شبه عصبی مقلد ویژگی های گلیوبلاستوما استفاده کنیم یا خیر؟
روش ها:
ما تجمعات iPSC تمایز یابنده به سمت ارگانوئیدها را تولید کردیم. در ادامه ما آن ها را برای پروفایل بیان ژن، ایمنواستینینگ و میکروسکوپ الکترونی گذاره(TEM) آنالیز کردیم.
نتایج:
در این جا ما تجمعات iPSC جهش یافته برای c-met را توصیف می کنیم که در مقایسه با تجمعات iPSCs در کشت به طور خودبخود و سریع تری به نورون های دوپامینرژیک تمایز می یابند. پروفایل بیان ژنی تجمعات iPSCs جهش یافته برای c-met در روز 90 بیان ژن های مربوط به نورون ها و گلیوبلاستوما را نشان دادند که شبکه ژنومی را در گلیوبلاستومای انسانی اولیه شبیه سازی می کنند. آنالیزهای TEM مقایسه ای، غنی سازی این ساختارها در فیلامنت های حدواسط و مژه های غیرطبیعی(یک ویژگی توصیف شده در گلیوبلاستومای انسانی) را ثابت کرد. ارگانوئیدهای مشتق از iPSCs جهش یافته برای c-met در مقایسه با کنترل، سطح بالایی از پروتئین GFAP را بیان کردند که مارکر مشخص گلیوبلاستومای انسانی است و هم چنین سطح بالایی از phospho-MET و phosphor-STAT3 را بیان کردند. استفاده از تموزولومید(TMZ) سمیت سلولی بالای این دارو را در ارگانوئیدهای شبه عصبی جهش یافته در c-met نشان داد.
اهمیت عمومی:
این مطالعه امکان پذیر بودن تولید مدل های ارگانوئید شبه عصبی پیشرفته که مقلد گلیوبلاستوما باشند با استفاده از تجمعات iPSC جهش یافته برای c-met و استفاده بالقوه از آن ها در تحقیقات آینده را نشان می دهد.
Biochim Biophys Acta Gen Subj. 2020 Apr;1864(4):129540. doi: 10.1016/j.bbagen.2020.129540. Epub 2020 Jan 21.
A novel neuronal organoid model mimicking glioblastoma (GBM) features from induced pluripotent stem cells (iPSC).
Hwang JW1, Loisel-Duwattez J2, Desterke C1, Latsis T1, Pagliaro S1, Griscelli F1, Bennaceur-Griscelli A3, Turhan AG4.
Abstract
BACKGROUND:
Current experimental models using either human or mouse cell lines, are not representative of the complex features of GBM. In particular, there is no model to study patient-derived iPSCs to generate a GBM model. Overexpression of c-met gene is one of the molecular features of GBM leading to increased signaling via STAT3 phosphorylation. We generated an iPSC line from a patient with c-met mutation and we asked whether we could use it to generate neuronal-like organoids mimicking features of GBM.
METHODS:
We have generated iPSC-aggregates differentiating towards organoids. We analyzed them by gene expression profiling, immunostaining and transmission electronic microscopy analyses (TEM).
RESULTS:
Herein we describe that c-met-mutated iPSC aggregates spontaneously differentiate into dopaminergic neurons more rapidly than control iPSC aggregates in culture. Gene expression profiling of c-met-mutated iPSC aggregates at day +90 showed neuronal- and GBM-related genes, reproducing a genomic network described in primary human GBM. Comparative TEM analyses confirmed the enrichment of these structures in intermediate filaments and abnormal cilia, a feature described in human GBM. The c-met-mutated iPSC-derived organoids, as compared to controls expressed high levels of glial fibrillary acidic protein (GFAP), which is a typical marker of human GBM, as well as high levels of phospho-MET and phospho-STAT3. The use of temozolomide (TMZ) showed a preferential cytotoxicity of this drug in c-met-mutated neuronal-like organoids.
GENERAL SIGNIFICANCE:
This study shows the feasibility of generating "off-the shelf" neuronal-like organoid model mimicking GBM using c-met-mutated iPSC aggregates and its potential future use in research.
Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.
PMID: 31978452