شبیه سازی برون تنی تکوین کلیه با تحریک و تمایز سلول های بنیادی جنینی موش در تک لایه ها
تاریخ انتشار: شنبه 07 تیر 1399
| امتیاز:
برای استفاده از پتانسیل سلول های بنیادی پرتوان، ما نیاز به درک نحوه تمایز آن ها به انواع سلول های هدف مان داریم. در این جا، ما پروتکلی را برای تمایز سلول های بنیادی جنینی موشی( ESCs) به پیش سازهای کلیوی در یک فرایند مرحله به مرحله ایجاد کردیم. ریز آرایه ها (میکرواری) برای ردیابی تغییرات رونویسی در هر مرحله از تمایز استفاده شد و ما مشاهده کردیم که زمانی که سلول ها به سمت پیش سازهای کلیوی تمایز یافتند، ژن های مرتبط با متانفروس، جوانه میزنای و تکوین عروق خونی به طور قابل توجهی افزایش بیان داشتند. تحریک سلول های بنیادی جنینی و بهینه سازی تراکم کشت سلولی و غلظت های فاکتورهای رشد به بهبود کارایی تمایزی کمک کرد. ارگانوئیدها برای تعیین پتانسیل تکوینی سلول های پیش ساز کلیوی استفاده شدند. پیش سازهای تجمع یافته کلیوی به ارگانوئیدهای دارای مجاری پروگزیمال LTL+/E-cadherin+ ، مجاری مشتق از جوانه میزانای سیتوکراتین مثبت تبدیل شدند و پروتئین های ماتریکس خارج سلولی بوسیله خود سلول ها ترشح شد. بیش بیان ژن های کلیدی تکوین کلیوی شامل Pax2، Six1، Eya1 و پارالوگ های Hox11 طی تمایز، کارایی تمایز را بهبود نبخشید. در مجموع، ما پروتکلی را برای تمایز سلول های بنیادی جنینی موشی در یک روش که تکوین جنینی کلیه را شبیه سازی می کرد ایجاد کردیم و در ادامه نشان دادیم که تنظیم دقیق ژن برای رخ دادن تمایز مناسب ضروری است.
NPJ Regen Med. 2020; 5: 7. Published online 2020 Apr 20. doi: 10.1038/s41536-020-0092-5
Recapitulating kidney development in vitro by priming and differentiating mouse embryonic stem cells in monolayers
Theresa Chow,1,2 Frances T. M. Wong,2 Claudio Monetti,1 Andras Nagy,1,3,4 Brian Cox,2,3 and Ian M. Rogers 1,2,3
Abstract
In order to harness the potential of pluripotent stem cells, we need to understand how to differentiate them to our target cell types. Here, we developed a protocol to differentiate mouse embryonic stem cells (ESCs) to renal progenitors in a step-wise manner. Microarrays were used to track the transcriptional changes at each stage of differentiation and we observed that genes associated with metanephros, ureteric bud, and blood vessel development were significantly upregulated as the cells differentiated towards renal progenitors. Priming the ESCs and optimizing seeding cell density and growth factor concentrations helped improve differentiation efficiency. Organoids were used to determine the developmental potential of the renal progenitor cells. Aggregated renal progenitors gave rise to organoids consisting of LTL+/E-cadherin+ proximal tubules, cytokeratin+ ureteric bud-derived tubules, and extracellular matrix proteins secreted by the cells themselves. Over-expression of key kidney developmental genes, Pax2, Six1, Eya1, and Hox11 paralogs, during differentiation did not improve differentiation efficiency. Altogether, we developed a protocol to differentiate mouse ESCs in a manner that recapitulates embryonic kidney development and showed that precise gene regulation is essential for proper differentiation to occur.
PMID: 32351711