Le cellule staminali pluripotenti umane (hPSCs) forniscono una piattaforma per imitare la differenziazione normale in un modo scalabile per la modellazione della malattia, lo screening di stupefacenti, e le terapie di sostituzione cellulare ^1-6. Di particolare interesse, hPSCs aprono strade per studiare difficili da isolare o tipi di cellule rare / transitori in cui i campioni dei pazienti sono scarse. Cellule staminali pluripotenti Inoltre, indotte (iPSCs) permettono ai ricercatori di studiare lo sviluppo e la modellazione della malattia in modo specifico paziente a svelare i meccanismi unici ^1,2,7-11. Il protocollo precedentemente pubblicato per la differenziazione dei melanociti da hPSCs richiede fino a 6 settimane di differenziazioni e coinvolge le cellule di coltura con medium condizionato dalle cellule L-Wnt3a ^12. Il protocollo prima presentata da Mica et al. E qui descritto produce cellule pigmentate in tre settimane e rimuove l'ambiguità e incoerenze associate a mezzo condizionato.

I melanociti are derivati ​​dalla cresta neurale, una popolazione di cellule migratoria unici per vertebrati. La cresta neurale è definita durante gastrulation e rappresenta una popolazione di cellule sul bordo della piastra neurale, al confine tra la ectoderma neurale e non neurale. Durante neurulazione, il tessuto nervoso evolve da una piastra neurale per formare pieghe neurali, che convergono sulla linea mediana dorsale, con conseguente ^13,14 tubo neurale.

Le cellule della cresta neurale emergono dalla piastra tetto del tubo neurale, di fronte alla notocorda, e subiscono una transizione epitelio mesenchimale prima di migrare via per dare luogo ad una popolazione eterogenea di cellule differenziate. I destini delle cellule della cresta sono definite in parte dalla posizione anatomica della lamiera del tetto lungo l'asse del corpo dell'embrione. Derivati ​​di cellule della cresta neurale includono linee caratteristiche di entrambi mesoderma (cellule muscolari lisce, osteoblasti, adipociti, condrociti) e le cellule ectoderma (melanociti, Schwann cells, neuroni) ^14. Le cellule staminali della cresta neurale upregulate il fattore di trascrizione SOX10 e possono essere isolate da cellule di fluorescenza-attivato l'ordinamento con anticorpi anti p75 e HNK1.

Le cellule della cresta neurale destinato a diventare melanociti passare attraverso una fase melanoblast e upregulate KIT e MITF (fattore di trascrizione microftalmia-associato) ^6,21 MITF è un regolatore Master di Sviluppo melanociti ed è un fattore di trascrizione responsabile del controllo gran parte dello sviluppo melanociti ^{22- 24.} melanoblasts umani migrano allo strato basale dell'epidermide dove risiedono sia nel ringrosso capelli o circondato da cheratinociti nell'epidermide (unità formanti pigmentazione) da utilizzare come precursori delle maturi, melanociti pigmentati. La differenziazione e la maturazione delle melanoblasts in melanociti pigmentati avviene in concomitanza con la colonizzazione del bulbo pilifero e l'espressione della filiera di produzione di melanina (TYRP1, TYR, OCA2 ePMEL) ^25,26.

Isolare melanociti umani e melanoblasts da pazienti è costoso, difficile e limitante nella quantità. Questo protocollo consente ai ricercatori di differenziare hPSCs (indotta o embrionali) in melanociti o precursori melanociti in un metodo ben definito, rapida, riproducibile, scalabile ed economica, senza l'ordinamento delle cellule. Il protocollo è stato utilizzato in precedenza per identificare i difetti malattie specifiche quando differenziare iPSCs da pazienti con disturbi della pigmentazione.