In Vitro Дифференциация человека плюрипотентных стволовых клеток в клетки трофобласта

Плацента необходим для роста и выживания плода во время беременности и облегчает обмен газов, питательных веществ, отходов производства, а также гормонов между материнской и кровообращение плода. Первый орган формируется во время эмбриогенеза млекопитающих является плацента, которая начинает разработку 6-7 дней после зачатия в организме человека и 3,5-4,5 дней у мышей ^{1, 2, 3, 4.} Трофобластические клетки являются наиболее важными клетками плаценты, и эти клетки представляют собой одну из самых ранних событий дифференцировки родословная зародыша млекопитающих. Они возникают из внешних внеэмбриональной трофэктодерме клеток предимплантационной бластоцисты. Наши знания о ранних стадиях развития плаценты ограничивается этическими и материально-технических ограничений по моделированию раннего развития человеческого потенциала.

Во время эмбрионального имплантации трофобластавторгнуться материнский эпителий и дифференцироваться в специализированные клетки – предшественники ^5. Cytotrophoblasts (CTBS) являются Мононуклеированные, недифференцированные клетки-предшественники, которые взрывателем и дифференцируются в syncytiotrophoblasts (SYNs) и extravillous инвазивными трофобласта (EVTs), которые закрепляют плаценту к матке. SYNs являются многоядерные, терминально дифференцированные клетки, которые синтезируют гормоны, необходимые для поддержания беременности. Ранние дифференциации событий , которые генерируют EVTs и SYN , имеют важное значение для формирования плацентарной, так как нарушения в клетках трофобласта приводит к выкидышу, преэклампсии и внутриутробное ограничение роста ^1. Которые были разработаны типы линий человеческих клеток трофобласта включают увековечены CTBS и хориокарцинома, которые производят плацентарных гормонов и отображать инвазивные свойства ^6. Первичные трофобластические клетки из плацент первого триместра человека могут быть выделены, но клетки быстро дифсовыми и остановить пролиферирующих в пробирке. Важно отметить, что трансформировали и первичные клеточные линии имеют различные профили экспрессии генов, указывая , что онкогенные и увековечил линии трофобласта клеток не могут точно представлять первичные трофобласта ^7. Кроме того, эти линии вряд ли будут похожи на плацентарного трофобласта клетки-предшественники стволовых клеток, так как они получены из поздних стадиях первого до третьего триместра.

Существует потребность в надежной в пробирке системы культуры новообразующимися человека трофобласта с целью изучения ранних событий плацентарной формирования и функции. Человеческие эмбриональные стволовые клетки (ЭСК), которые разделяют свойства с внутренней клеточной массы эмбриона предимплантационной, часто используются для моделирования раннего развития людских ресурсов, в том числе формирование ранней плаценты. Оба человека индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (hiPSCs) и ЭСК могут быть дифференцированы в трофобласта в пробирке с использованием Bone Morphogenic белка 4 (BMP4) ^{8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.} Это превращение плюрипотентных клеток трофобласта клеток с использованием ВМР4 является специфическим для клеток человека и широко используется для изучения развития ранней плаценты человека , поскольку он не требует доступа к ранних эмбрионов человека ^{9, 16.} Недавно было обнаружено, что добавление ингибиторов A83-01 (А) и PD173074 (P), которые блокируют сигнальные пути SMAD2 / 3 и MEK1 / 2, повышает эффективность HPSC дифференциации в трофэктодерме типа клеток-предшественников, в основном SYNs и EVTs, без обширного поколения мезодермы, энтодермы, или клетки эктодермы ^{9, 17} </suр>. Используя эти средние условия, ЭСК дифференцируются в течение 12 дней имеют сходные профили экспрессии генов как трофэктодерме клеток , выделенных из эмбрионов бластоцисты стадии человека и секретируют различные плацентарные специфические гормоны роста, поддерживая справедливость этого в лабораторных условиях модельной системы ^{9, 11.} Здесь мы представляем подробный протокол для дифференцировки в пробирке hPSCs в предшественниках трофобласта человека с помощью BMP4 / A / P культуральной среды. Эти условия продуцируют обильные количества клеток для широкого спектра применений, в том числе РНК-последовательности, разрушение гена с использованием киРНК, патогеном инфекций и генетической модификации, Липофекция-опосредованной трансфекции.