ここで、フィーダーおよびキセノフリー状態でヒト多能性幹細胞から血原性内皮を正確に形成するプロトコルを提示する。この方法は、疾患のモデリングと治療化合物のスクリーニングに幅広い応用を持つことになります。
ヒト多能性幹細胞(PSC)から機能的造血幹細胞および前駆細胞(HSPC)を導出することは、血液学的および悪性疾患を治療するための自家移植の難解な目標であった。ヘモゲン内皮(HE)は、転写因子によって機能的なHSPCを産生したり、強牢な方法でリンパ球を誘導したりするのに適したプラットフォームです。しかし、HEを導出する現在の方法は、高価であるか、または収率で可変である。このプロトコルでは、フィーダーおよびゼノフリーの定義された条件で4日以内にHEを導出する費用対効果の高い正確な方法を確立した。その結果、HEは内皮から造血に転移し、CD34+CD45+クロノジェニック造血前駆術を産生した。機能的なHSPCを生成するための当社のプラットフォームの潜在的な能力は、疾患のモデリングと治療化合物のスクリーニングに幅広いアプリケーションを持つことになります。
血液学的および免疫学的疾患に対する新しい治療法の開発は、疾患モデリングのための堅牢なプラットフォームの欠如と、患者由来の自家造血幹細胞(HSC)による高スループット薬物スクリーニングの欠如によって妨げられている。多能性幹細胞(PSC)。誘導(i)PSC技術のブレークスルーは、患者の細胞から疾患をモデル化するという約束を果たしているが、患者iPSCからの機能的HSCの確立は困難であった。ヒトPSCからHSCを導き出すために、胚パターンおよび転写プログラムの適切な誘導は、キー1、2、3、4、5、6、 7,8.ヘマトポエティック開発の最近の進歩は、HSC開発9におけるヘモゲン内皮(HE)の役割を実証している。HEはPSCから誘導することができ、遺伝子導入10、11、12、13などの下流介入に適しています。HEをプラットフォームとして使用し、5つの転写因子(ERG、HOXA5、HOXA9、LCOR、RUNX1)の組み合わせにより、長期的に生着し、複数の系統に分化する機能的HSCを誘導することに成功しました14。しかし、PSCからのHEの可変的かつ非効率的な生成は、市販の生産と臨床使用のための血行細胞の大規模な誘導と共に細胞の系統的な操作と分析を妨げている。
ここでは、フィーダーとゼノフリーの定義条件で4日間でHEを導出する費用対効果が高く正確な方法について説明する。この方法では、iMarix-511上のスフェロイド形成および自発的な再平坦化は、HE細胞の効率的な誘導に不可欠であるPSCコロニーの一貫した密度を保証する。
当社のフィーダーおよびゼノフリー定義誘導方法は、スケーラブルな方法でHE細胞を誘導するための正確で費用対効果の高いプラットフォームを提供します。従来のプロトコル10、11、12、13、14におけるヘモゲン内皮の忠実な形成は、PSCコロニー密度およびサイズの正確な制御の欠如によって妨げられている、モルフォゲン/サイトカインベースの指向分化の効率に影響を与えます。我々は、従来のプロトコルから各独立バッチにおけるヘモゲン内皮誘導の不整合を経験した。新しいプロトコルは、PSCコロニー密度とサイズの厳しい調節を可能にし、したがって、ヘモゲン内皮誘導の不整合を克服する。
我々は、スフェロイドの均一な形成を利用し、その後、合計4日間でHEを形成するためにフィーダーとゼノフリーの定義された状態を伝えた。我々は、スフェロイド形成がHE細胞の一貫した形成を保証する3つの独立した細胞株を用いて確認した。代表的な結果として、409B2細胞株は、3つの独立した実験に基づいて12.7%-23.6%CD34+細胞効率を得た。PSCスフェロイドをタイル化する重要な要因はLM511-E8です。私たちの経験では、マトリゲルやフルレングスラミニン製品などの他のマトリックスでこれを置き換えすることはお勧めしません。私たちは、中皮オルガノイドがマトリゲルから容易に切り離され、分化プロセス中に失われたことを経験しました。そして、マトリゲルまたはフルレングスラミニンのいずれも、事前コーティングなしで細胞を固定しません。
このプロトコルの潜在的な制限は、PSC を維持するために PSC メンテナンス 媒体に依存している場合です。StemFitなどの他のメディアをテストしましたが、造来誘導を危険にさらしました。おそらく細胞は、我々の短時間(4日間)誘導プロトコルで多能状態から出るのに耐性であった。他の培地でPSCを維持する場合は、PSC維持培地で細胞を適応させ、分化前にいくつかの通路を行うことをお勧めします。このプラットフォームは、細胞の系統的な操作と分析、および潜在的な臨床使用のための市販の生産と血化細胞の大規模な誘導を可能にします。このシステムの長期的な目標は、ヒト化マウスモデルにおける免疫不全疾患をモデル化し、責任ある細胞および分子機構を調査し、薬物スクリーニングを行うことです。
The authors have nothing to disclose.
私たちは、彼らの技術支援に対して、有麗リーとセイコー・ベンノに感謝しています。また、渡辺晴美さん、行政支援を行ってくださったことに感謝します。本研究は、難治性疾患研究プログラム「ME.K.S.」の再生医療の実現に向けたiPS細胞研究センターネットワークの中核センターの支援を受けたものです。利用。AMED(17935423)の疾患特異的iPS細胞[M.K.S.]と科学技術振興機構(JST)イノベーションセンター[R.O.およびM.K.S.]。
0.5 M EDTA | Thermo Fisher Scientific | 15575 | 0.5M EDTA |
40 μm cell strainer | Corning | 352340 | 40μM cell strainer |
6 well plate | Corning | 353046 | 6 well plate |
Antibiotic-antimycotic | Thermo Fisher Scientific | 15240-112 | Penicillin/ Streptomycin/Amphotericin B |
anti-CD34 antibody | Beckman Coulter | A07776 | anti-CD34 antibody |
anti-CD45 antibody | Biolegend | 304012 | anti-CD45 antibody |
BMP4 | R&D Systems | 314-BP-010 | BMP4 |
CD34 microbeads | Miltenyi | 130-046-703 | CD34 microbeads |
CHIR99021 | Wako | 038-23101 | CHIR99021 |
Essential 6 | Thermo Fisher Scientific | A15165-01 | Hemogenic basal medium |
Essential 8 | Thermo Fisher Scientific | A15169-01 | Mesodermal basal medium |
Ezsphere SP Microplate 96well | AGC | 4860-900SP | micro-fabricated plastic vessel |
FCS | Biosera | FB-1365/500 | FCS |
Fibronectin | Millipore | FC010-100MG | Fibronectin |
Flt-3L | R&D Systems | 308-FK-005 | Flt-3L |
Glutamax | Thermo Fisher Scientific | 35050-061 | L-Glutamine |
IL-6/IL-6Rα | R&D Systems | 8954-SR | IL-6/IL-6Rα |
iMatrix-511 | Matrixome | 892 001 | LM511-E8 |
ITS-X | Thermo Fisher Scientific | 51500-056 | Insulin-Transferrin-Selenium-Ethanolamine |
MACS buffer | Miltenyi | 130-091-221 | magnetic separation buffer |
Methocult 4435MethoCult™ H4435 Enriched | STEMCELL TECHNOLOGIES | 04435 | Methylcellulose-based media |
mTeSR1 | STEMCELL TECHNOLOGIES | 85850 | PSC maintenance medium |
PBS | nacalai tesque | 14249-24 | PBS |
SB431542 | Wako | 031-24291 | SB431542 |
SCF | R&D Systems | 255-SC-010 | SCF |
Stemline Ⅱ Hematopoietic Stem Cell Expansion Medium | Sigma Aldrich | S0192-500ML | Hematopoietic basal medium |
TPO | R&D Systems | 288-TPN | TPO |
TrypLE Express | Thermo Fisher Scientific | 12604-021 | dissociation solution |
VEGF | R&D Systems | 293-VE-010 | VEGF |
Y-27632 | Wako | 253-00513 | Y-27632 |