성인 인간 섬유 아세포의 유도 및 확장 신경 전구 세포에 자신의 직접 변환

2006 년 야마나카와 동료들은 처음 능성 상태 ^(1)로, 체세포의 프로그래밍 가능성을 보여줄 수있다. 이 탈분화는 인 Oct4, Sox2이, Klf4 및 c-Myc와는 쥐의 섬유 아세포에서 네 전사의 과발현에 의해 요인 달성되었다. 생성 된 소위 유도 다 능성 줄기 세포 (iPSCs)는 배아 줄기 세포 (는 ESC)에 동등한 기능을 보여 주며, 따라서 성인 유기체의 모든 유형의 세포로 분화 될 수있다. 나중에 iPSCs에 재 프로그래밍 한 해는 인간 섬유 ^아세포이 달성 될 수있다. 동물 모델에서 실험 IPSC 유래 세포는 일반적으로 파킨슨 병 (PD) 등의 세포 대체 요법, ^3-5에 사용될 수 있음을 입증한다. 그러나, iPSCs의 사용과 관련된 몇 가지 제한은 치료 가능성의 완전한 실현을위한 방책을 나타냅니다. 만능 상태 이후에 세포의 리 프로그래밍, 우선품질 관리는 일반적으로 시간이 많이 소요되고, 따라서 비용이 많이 드는 광범위한 세포 배양 과정에서 산출 비효율적 과정이다. 둘째, iPSCs 상당한 발암 가능성을 품고 생의학 도장 전에 관심 원하는 세포 유형과 차별화 인구 잔류 다 능성 세포의 확률로 다시 구분 될 필요가있어 세포 이식 ⁶ 후의 높은 위험을 표시한다. 셋째, 프로그래밍 프로세스는 일반적 렌티 또는 레트로 바이러스 감염에 의해 재 프로그램 인자를 유도함으로써 달성된다. 숙주 게놈에이 바이러스의 통합은 삽입 성 돌연변이 유발 및 / 또는 유전자 ^7,8의 제어되지 않은 활성화로 이어질 수 있습니다. 비 통합 시스템은 삽입 성 돌연변이 유발 및 트랜스 활성화의 위험을 최소화하는 표적 세포 리 프로그래밍 요소들을 제공하기 위해 개발되었다. 이러한 유전자가없는 방식의 예로는 비 – 적분을 이용한 세포의 리 프로그래밍 아르아데노 또는 센다이 바이러스 ^{9, 10,} DNA 기반 벡터 ⁽¹¹⁾ 또는 재조합 단백질 ^{(13, 14)의} 합성 mRNA의 ¹² 또는 전달의 형질 같은 DNA가없는 방법의 응용 프로그램. 트랜스 프리 IPSC의 유도를위한 또 다른 방법은 유망한에 loxP 변성 렌티 프로그래밍 구조와 Cre 호텔-DNA에 loxP 재조합 시스템 ^{(15, 16)를} 사용하여 유전자의 삭제 이후의 사용이다.

세포 대체 요법은 포스트 – 유사 분열 뉴런 ^17-20으로 섬유 아세포의 직접 변환을 나타낸다위한보다 간단한 방법은 신경 세포를 생성한다. Vierbuchen 등은. 전사의 과발현은 쥐의 섬유 아세포를 ^17에서 20 %의 신경 세포의 생성에 Ascl1, Brn2 및 Myt1l 결과를 요인 보도했다. 그것은 2011 년 NeuroD1 과발현과 조합 같은 세 가지 전사 인자가 NEU로 인간 섬유 아세포의 분화를 사용하는 것이 도시되었다rons ^19. 인간 유도 된 신경 세포는 또한 듀얼 SMAD-과 GSK3β- 억제 ⁽²⁰⁾ 아래 Ascl1과 Ngn2의 과발현에 의해 생성 될 수있다. 특히, 신경 세포에 섬유 아 세포의 직접 변환은 추가 확장 및 biobanking을 허용하지 않는 비 증식, 후 유사 분열 세포 인구를 생성합니다.

최근, 신경 줄기 증식 / 전구 세포 집단으로 섬유 아세포의 직접 변환은 ^{21-26을보고} 하였다. 명확성을 위해, 모든 세포 유형은이 보고서에서 유도 된 신경 전구 세포 (iNPCs)로 지정됩니다. 한 등은. iNPCs를 생성하는 Brn4, Sox2이, C-Myc와 Klf4과를 과발현. 기본 조직 또는 만능 중 세포에서 파생 된 자신의 신경 줄기 세포의 대응과 마찬가지로이 iNPCs는 tripotential하고 신경 세포, 성상 세포 및 희소 돌기 아교 세포 ^(21)로 분화 될 수있다. 우리 그룹은 Sox2이, Klf4의 과발현을 포함하는 약간 다른 변환 프로토콜을보고, C-Myc와와 5 일 동안 유도 인 Oct4 표현합니다. 이 방법을 우리는 재 프로그래밍 ^{(22) 요인의} 완전한 침묵을 나타내는 쥐의 배아와 성인 섬유 아세포에서 안정적으로 증식 iNPCs을 생성 할 수 있습니다. iPSCs는 대조적으로, iNPCs 이식 ^{27 일} 후 종양 가능성을 나타내지 않는다. 우리는 iNPCs 임상 ⁽²²⁾ 유용한 것으로 보여, 동물 탈수 초화의 모델, 수초 결핍 쥐에서 성공적으로 세포를 변환 할 때 사용합니다. 그때까지의 NPC은 다 능성 줄기 세포 또는 기본 신경 조직 ^28-32에서 생성 될 수있다. iNPCs는 동결 보존 및 신경 세포, 성상 세포 및 희소 돌기 아교 세포로 분화 할 수있는 수를 안정적으로 확장 세포이다. 많은 노력이 인간의 세포 ^23,26,33,34 마우스에서 직접 변환 프로토콜을 적응하기 위해 만들어졌다. 2012 년은 섬유 아세포의 단일 요인 Sox2이의 과발현은 쥐와 인간의 iNPCs를 생성하는 데 충분하다고 출판 되었음 <s> 33까지. 저자는 태아 포피의 섬유 아 세포에서 인간의 iNPCs의 생성을보고 Sox2이와 네 스틴에 염색하여 그들을 특징. 그러나, 리 프로그래밍에 사용되는 표적 세포는 임상에서 사용할 수 있으며 수행 동물 모델에 이식에 의해 변환 된 세포의 기능적 특성은 없었다되지 매우 특정 세포 유형을 나타낸다. 최근 출판물은 Sox2이, C-Myc와 및 Brn2 또는 Brn4 ⁽³⁴⁾ 중 하나의 과발현에 의해 인간의 태아 섬유 아세포에서의 연결을 제한 전구 세포의 생성을 설명합니다. 생성 된 세포주는 자기 갱신 능력을 보였고, 단말기의 여러 유형의 신경 세포로 분화 될 수있다. 이들 세포는 이종 기원이며 하나 잔류 예 제제에서 신경 능선 줄기 세포의 존재를 배제 할 수 없다 그러나, 태아 섬유 아세포의 사용은 바람직하지 않다. 2014 년, 주홍 등은. 인간의 성인과 네오의 직접 변환을보고단독으로 또는 인 Oct4 인 Oct4와 함께 Sox2이 과발현 및 세포 배양 배지에 작은 분자의 첨가에 의해 tripotential 신경 전구 세포로 탈 섬유 아세포. 특히, Sox2이 그들의 연구에 기초하여 단독으로 직접 변환 ^(26)을 유도하기에 충분 하였다. 최근 루 외는. 야마나카의 과발현은 팽창성 tripotential 신경의 세대에서 증가 된 온도의 결과에 의해 바이러스의 24 시간 이후의 불 활성화 센다이 바이러스에 Oct4-, Sox2-, Klf4-, C-Myc와 인자보고 전구 세포 ^(23). 인간 세포 출판 변환 프로토콜까지 적시 제한된 방식으로 흔히 야마나카 인자 중 적어도 하나 이상의 공통 과발현에했지만 결론적으로, 직접 구동하기 위해 필요한 최소한의 분자 계수의 명확한 지시가 없다 iNPCs로 변환. 어느 유전자에 의해 인 Oct4의 적절한 제한 과발현, 합성의 mRNA와 형질 전환, 또는 C함께 Sox2이, KLF-4, C-Myc와의 구성 적 표현과 ELL-투과 단백질은 아직 안정 인간 INPC 라인을 초래하지 않았다. 따라서, 센다이 바이러스의 적용은 모든 야마나카 인자를 과발현 적시 ^{22,31 지금까지} 바람직한 방법을 나타낸다 함께 최적화 신경 미디어 유도 조건 ²³ 바이러스의 열 불 활성화하여 활성을 제한한다.

몇몇 연구 NSCs의 또는 다른 동물 질병 모델에서의 분화 세포의 대조 기능을 보여준다. 인간 다 능성 줄기 세포로부터 신경 전구 세포가 여러 ^35,36 경화증 신경 염증성 질환의 마우스 모델에 이식 하였다. EAE에 hESC의 유래 신경 전구 세포의 적용 (실험자가 면역 뇌척수염) 때문이야 먼저 2008 ^35에 도시 하였다. 능성 신경 전구 세포는 마우스 뇌의 심실에 주입하고, 이식 결과EAE의 임상 증상의 감소에 에드. Kim 등. 인간 배아 줄기 세포로부터 희 돌기 전구체를 생성 EAE-마우스로 뇌 실내 사람들을 이식. 이식이 10 일 이상 생존하지 않았지만, 마우스는 신경 학적 기능과 백질 ^(36)의 염증성 면역 세포의 감소의 상당한 개선을 보여 주었다. 줄기 세포 치료는 또한 NPC가 성공적으로 각각의 동물 모델에서 이용 될 수 있기 전임상 파킨슨 병 타겟팅 적용되었다. 이를 위해 전구 세포는 어느 능성 줄기 세포를 ^{38 ~ 40} 또는 ^41을 사용 ^하였다는 중간 엽 줄기 세포로부터 분화 태아 뇌 조직 ^{(37)로부터} 유래되었다. 2012에서는 마우스 iNPCs는 미엘린 결손 (MD) ⁽²²⁾ 쥐의 뇌에 이식 후 테오 단백질, 주요 미엘린 단백질 성분을 생산할 수 있음을 보여 주었다. 그 원리 증명 실험 치료 applicabil으로iNPCs의 성만이 먼저 입증 곧 또 다른 연구 ^(32)에 의해 확인되었다. 그러나, 인간의 iNPCs의 치료 적 사용의 잠재력을 탐구 일이다.

여기에 우리가 피부 조직 검사를 통해 성인 환자에서 인간의 일차 전지의 (I) 유도의 강력하고 통합 된 과정을 보여, (II) 신경 전구 상태와 iNPCs의 (ⅲ) 능력으로 인간의 섬유 아 세포의 직접 변환은 신경 세포로 분화 할 그리고 아교 계통. 이 프로토콜의 사용은 치료 응용 프로그램에 대한자가 인간 세포의 생성을 가속화하는 데 도움이 될 것입니다.