Na diferenciação in vitro de pluripotentes humanas Células-tronco em células Trofoblásticas

A placenta é necessário para o crescimento e sobrevivência do feto durante a gravidez e facilita a troca de gases, nutrientes, produtos residuais e hormônios entre a circulação materna e fetal. O primeiro órgão formado durante a embriogênese dos mamíferos é a placenta, que começa a desenvolver 6-7 dias pós-concepção em humanos e 3,5-4,5 dias em ratos ^{1, 2, 3, 4.} células trofoblásticas são as células mais importantes da placenta, e estas células representam um dos primeiros eventos de diferenciação linhagem de embrião de mamífero. Eles surgem a partir de células trofectoderma extra-embrionárias exteriores do blastocisto de pré-implantação. Nosso conhecimento dos estágios iniciais do desenvolvimento da placenta é limitado por restrições éticas e logísticas sobre a modelagem de desenvolvimento humano precoce.

Durante implantação embrionária, trofoblastosinvadem o epitélio materno e diferenciam-se em células progenitoras especializados ^5. Citotrofoblastos (CTBS) são mononucleated, progenitores indiferenciadas que se fundem e se diferenciam em sinciciotrofoblastos (SYNs) e trofoblastos invasivos extravilosas (EVTS), que escora a placenta ao útero. SYNs são multinucleadas, células terminalmente diferenciadas que sintetizam os hormônios necessários para sustentar a gravidez. Os eventos diferenciação precoce que geram TEVs e SYNs são essenciais para a formação da placenta, como deficiências em células trofoblásticas resultar em aborto espontâneo, pré-eclampsia, e intra-uterino restrição de crescimento ^1. Os tipos de linhas de células trofoblásticas humanas que foram desenvolvidas incluem imortalizado CTBs e Coriocarcinomas, que produzem hormônios da placenta e exibição propriedades invasivas ^6. As células trofoblásticas primárias de placentas primeiro trimestre humanos podem ser isolados, mas as células rapidamente DIFferentiate e parar de proliferar in vitro. Importante, transformada e linhas de células primárias têm diferentes perfis de expressão genética, indicando que linhas de células trofoblásticas tumorigênicos e imortalizadas podem não representar fielmente trofoblastos primários ^7. Além disso, essas linhas não são susceptíveis de se assemelham a células progenitoras de células-tronco do trofoblasto da placenta, porque eles são derivados a partir de fases ulteriores primeiro através terceiro trimestres.

Existe uma necessidade de um sistema robusto em cultura in vitro em fase inicial de trofoblastos humanos, a fim de estudar os eventos iniciais da formação e função da placenta. células estaminais embrionárias humanas (hESCs), que compartilham propriedades, com a massa celular interna do embrião pré-implantação, são frequentemente usados ​​para modelar o desenvolvimento humano precoce, incluindo a formação do início placenta. Ambas as células humanas pluripotentes induzidas estaminais (hiPSCs) e hESCs podem ser diferenciados em trofoblastos in vitro utilizando osso MorProteína phogenic 4 (BMP4) ^{8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.} Esta conversão de células pluripotentes para células trofoblásticas usando BMP4 é específico para células humanas e é amplamente utilizada para estudar o desenvolvimento da placenta humana cedo porque não exige o acesso a embriões humanos ^{9, 16.} Recentemente, descobriu-se que a adição dos inibidores A83-01 (A) e PD173074 (P), que bloqueiam as vias de sinalização Smad2 / 3 e MEK1 / 2, aumenta a eficiência da diferenciação em células progenitoras HPSC trofectoderma-like, principalmente SYNs e TEVs, sem a ampla geração de mesoderme, endoderme, ou células ectoderma ^{9, 17} </sup>. Usando estas condições médias, hESCs diferenciados por 12 dias têm perfis de expressão gênica similares como células trofectoderma isoladas de embriões blastocisto em estágio humanos e secretam vários hormônios de crescimento específico da placenta, apoiando a validade deste sistema modelo in vitro ^{9, 11.} Aqui, apresentamos um protocolo detalhado para a diferenciação in vitro de hPSCs em progenitores trofoblastos humanos utilizando meio de cultura BMP4 / A / P. Estas condições produzem número abundante de células de uma ampla variedade de aplicações, incluindo a sequência de ARN, interrupção de genes utilizando os siRNAs, infecções de agentes patogénicos, e a modificação genética utilizando transfecção mediada por lipofecção.