Yetişkin İnsan Fibroblastları türetilmesi ve Genişletilebilir Sinir Progenitör Hücreler içine Doğrudan Dönüşüm

2006 yılında Yamanaka ve arkadaşları ilk kez bir pluripotent devleti ¹ içine somatik hücre yeniden programlanması olasılığını gösterebilir. Bu farksızlaşma Oct4, Sox2, Klf4 ve c-Myc murin fibroblast dört transkripsiyon aşırı ifadesi ile faktörleri elde edilmiştir. oluşturulan adlandırılan uyarılmış pluripotent kök hücreler (iPSCs), embriyonik kök hücrelerin (ESCs) fonksiyonel eşdeğerliği gösterir ve bu nedenle, yetişkin organizmanın bütün hücre tiplerine ayırt edilebilir. Daha sonra iPSCs için yeniden programlama bir yıl insan fibroblastlar ² için elde edilebilir. Hayvan modellerinde deneyler iPSC türetilmiş hücreler, genel olarak, Parkinson hastalığı (PD), örneğin, hücre değiştirme terapisi, ^3-5 için kullanılabileceğini göstermektedir. Bununla birlikte, iPSCs kullanımı ile ortaya çıkan çeşitli sınırlamalar terapötik potansiyelinin tam olarak gerçekleştirilmesi için engelleri temsil etmektedir. Pluripotent durumuna ve daha sonra, hücrelerin yeniden programlanmasının Her şeyden önce,kalite kontrol, genel olarak, bir zaman alan ve geniş ve bu yüzden pahalı bir hücre kültürü prosedürlerinde elde verimsiz bir işlemdir. İkincisi, iPSCs önemli tümörojenik potansiyeli barındırmaktadır biyomedikal uygulama öncesi ilgi istenilen hücre tipi ve farklılaşmış nüfusa artık pluripotent hücrelerin olasılığı re-ayırt edilmesi gerekir ve böylece hücre nakli ⁶ sonra yüksek riski gösterir. Üçüncü olarak, yeniden programlama işlemi, genellikle lenti- ya da retroviral enfeksiyonu ile yeniden programlama faktörleri uyarılması ile elde edilir. konukçu genomuna bu virüslerin entegrasyonu girmeyle mutagenez ve / veya transgenlerin ^7,8 kontrolsüz bir şekilde yeniden aktive edilmesine yol açabilir. Bütünleştirici olmayan sistemler sokma mutajenez ve transgen reaktivasyonu riskini en aza indirmek olduğu, hedef hücrelere yeniden programlama faktörleri sağlamak için geliştirilmiştir. Bu transgen içermeyen yaklaşımlar için, non-entegre kullanarak hücrelerin yeniden programlama olanAdeno veya Sendai virüsü ^9,10, DNA-temelli vektörler ¹¹ ya da yeniden birleştirici proteinlerin ^13,14 sentetik mRNA ¹² ya da transdüksiyon transfeksiyonu gibi bir DNA içermeyen yöntemlerin uygulanması. Transgen ücretsiz IPSC derivasyon için bir başka umut verici bir yöntem loxP modifiye lentiviral yeniden programlama yapıları ve Cre-loxP DNA rekombinasyon sistemini kullanan ^15,16 transgenlerin sonraki silinmesi kullanılmasıdır.

Hücre replasman tedavisi post-mitotik nöronlar ^17-20 içine fibroblastların doğrudan dönüşüm temsil için daha basit bir yaklaşım nöral hücreleri üretmek için. Vierbuchen ve ark., Transkripsiyon aşırı murin fibroblast ¹⁷ ​​den% 20 nöronların nesil Ascl1, Brn2 ve Myt1l sonuçları faktörler olduğunu bildirmiştir. 2011 yılında NeuroD1 aşırı ekspresyonu ile kombinasyon halinde aynı üç transkripsiyon faktörleri neu, insan fibroblast transdiferansiyonun etkinleştirmek, gördünöronlar ^19. İnsan kaynaklı nöron ayrıca çift SMAD- ve GSK3β- inhibisyonu altında ²⁰ Ascl1 ve Ngn2 aşırı ifadesi ile oluşturulabilir. Özellikle, nöronlar fibroblastların doğrudan dönüşüm daha da genişlemesi ve biobanking izin vermeyen bir non-proliferatif, post-mitotik hücre popülasyonunu oluşturur.

Son zamanlarda, bir çoğalan sinir kök / progenitör hücre popülasyonunun içine fibroblastların doğrudan dönüşüm ^21-26 bildirildi. Açıklık uğruna, bütün bu hücre tipleri bu raporda uyarılmış nöral progenitör hücrelerin (iNPCs) olarak adlandırılır. Han ve ark. INPCs oluşturmak için Brn4, Sox2, c-myc ve Klf4 aşırı eksprese. Birincil doku veya pluripotent ya hücrelerden türetilmiş kendi nöral kök hücre meslektaşları gibi bu iNPCs tripotential ve nöronlar, astrositler ve oligodendrosit ²¹ içine ayırt edilebilir. Grubumuz Sox2, Klf4 aşırı ekspresyonu içeren biraz daha farklı bir dönüşüm protokolü bildirdiC-myc, ve sadece 5 gün süre ile indüklenen Oct4-ekspresyonu ve. Bu yaklaşımla biz yeniden programlama ²² faktörleri tam susturulması sergileyen fare embriyonik ve yetişkin fibroblastlardan stabil çoğalan iNPCs yaratabilir. IPSCs aksine, iNPCs nakli sonra ²⁷ tümörijenik potansiyeli göstermezler. Biz iNPCs klinik ²² faydalı olduğunu gösteren, bir hayvan demiyelinizasyon modelinde miyelin eksikliği sıçanlarda başarıyla hücreleri dönüştürüldü kullandık. O zamana kadar, NPC yalnızca pluripotent kök hücreler veya birincil sinir dokusu ^28-32 elde edilebilir. iNPCs dondurularak ve nöronlar, astrositler ve oligodendrositlere ayırt edebiliyoruz olabilir stabil genişletilebilir hücrelerdir. Çok çaba insan hücreleri ^23,26,33,34 fare arasında doğrudan dönüşüm protokolü adapte yapılmıştır. 2012 yılında fibroblastlarda tek faktör Sox2 fazla sentezlenmesi sıçangil ve insan iNPCs oluşturmak için yeterli olduğu yayınlanmıştır <s> 33 kadar. Yazarlar, fetal sünnet derisi fibroblast insan iNPCs üretilmesini bildirdi ve Sox2 ve Nestin karşı boyanarak bunları karakterize edilir. Bununla birlikte, yeniden programlama için kullanılan hedef hücreler, klinik uygulamada kullanılabilir ve uygulanan bir hayvan modelinde nakli ile dönüştürülmüş hücrelerin hiç bir işlevsel vasıflandırılması orada olmayacak bir çok özel, hücre tipini temsil etmektedir. Daha yeni bir yayın Sox2, c-myc ve Brn2 ya Brn4 ³⁴ ya da aşırı ifadesi ile insan fetusu fibroblastlannda nöronal sınırlı progenitörlerin üretimini tarif eder. oluşturulan hücre çizgileri kendini yenileme kapasite göstermiştir ve terminal nöronların çeşitli içine ayırt edilebilir. Bu hücreler, heterojen kökenlidir ve bir bakiye, örneğin, preparasyonlarda nöral tepe kök hücrelerin varlığını dışlamaz olabilir Ancak fetal fibroblast kullanımı sakıncalıdır. 2014 yılında, Zhu ve ark., Insan yetişkin ve neo doğrudan dönüşüm bildirdiTek başına ya da Oct4 Oct4 birlikte Sox2 aşırı ifadesi ve hücre kültür ortamına küçük moleküllerin ilave edilmesi ile tripotential nöral projenitör hücrelerine doğum fibroblastlar. Özellikle, kendi çalışmaları Sox2 dayalı tek başına doğrudan dönüşüm ²⁶ uyarmak için yeterli oldu. Daha yakın zamanda, Lu ve ark. Yamanaka fazla sentezlenmesi genleşebilen tripotential sinir üretiminde yüksek sıcaklık sonuçları virüs 24 saat ve daha sonra inaktivasyonu için Sendai virüsü ile Oct4-, Sox2-, Klf4-, c-myc faktörleri rapor ön-madde hücreleri, ^23. Insan hücreleri için yayınlanmış dönüşüm protokolleri şu ana kadar zamanında sınırlı bir şekilde, genellikle Yamanaka faktörlerin en az bir ya da daha fazla, ortak bir aşırı ekspresyonu sahip olsa da, sonuç olarak, doğrudan tahrik için gerekli olan en az bir moleküler faktörlerin açık bir belirti yoktur iNPCs içine dönüşüm. ya da genetik yollarla Oct4 zamanında sınırlı aşırı sentetik mRNA ile transfeksiyon, ya da Cı-Birlikte Sox2, Klf-4 ve C-Myc yapısal ifadesi ile Ell-nüfuz edici proteini henüz stabil insan iNPC hatlarında sonuçlanmamıştır. Böylece, Sendai virüsü uygulamanın tüm Yamanaka faktörleri aşın ve zamanında ^22,31 bugüne kadar tercih edilen strateji temsil birlikte optimize nöral medya indüksiyon koşulları virüsün ²³ ısı inaktivasyonu ile faaliyetlerini kısıtlamak.

Çeşitli çalışmalar NSC'lerde veya farklı hayvan hastalık modellerinde kendi farklılaşmış meslektaşları hücresel işlevlerini göstermektedir. Insan pluripotent kök hücrelerinden Sinir atalarıdır birden ^35,36 skleroz nöroenflamatuar bozukluğu fare modellerinde nakledilen oylandı. EAE'de HESC türetilmiş nöral projenitör hücrelerin uygulanabilirliği (deneysel otoimmün ensefalomiyelit) -mice ilk olarak 2008 yılında gördü ^35. Multipotent nöral ön-madde hücreleri, fare beyin ventriküller içine enjekte edildi ve transplantasyon sonuçlarıEAE klinik belirtilerinin azalmasında ed. Kim ve ark. HESC oligodendroglial öncüleri oluşturulur ve EAE-farelere intraserebrovantriküler olan nakledilen. Nakli fazla 10 gün boyunca hayatta olmasa da, fareler, nörolojik fonksiyonu ve beyaz cevher ³⁶ proinflamatuar bağışıklık hücrelerinin azalması önemli gelişme gösterdi. Kök hücre tedavisi, aynı zamanda NPC başarılı bir şekilde, ilgili hayvan modellerinde kullanılabilir olabilir gibi klinik öncesi Parkinson Hastalığının hedeflenmesi için uygulanmıştır. Bunun için, projenitör hücreler ya pluripotent kök hücreler ^38-40 veya ⁴¹ kullanılmıştır mezenkimal kök hücrelerden ayırt fetal beyin dokusu ³⁷ elde edilmiştir. 2012 yılında fare iNPCs miyelin eksikliği (md) sıçan ²² beyinlerine naklinden sonra proteolipid protein, büyük bir protein miyelin bileşenini üretmek mümkün olduğunu gösterdi. Bu proof-of-prensibi deney tedavi applicabil tarafındaniNPCs of Sığ öncelikle kanıtlanmış ve yakında başka bir çalışmada ³² ile teyit edilmiştir. Bununla birlikte, insan iNPCs terapötik kullanımı tam potansiyeli bir araştırma konusudur.

Burada cilt biyopsisi yoluyla erişkin hastalarda insan primer hücreleri (i) türetme bir sağlam ve entegre sürecini göstermek, (ii) nöral progenitör devlet ve iNPCs (iii) yeteneği, insan fibroblast doğrudan dönüşüm nöronal içine ayırt edilmesi ve glial soy. Bu protokolün kullanımı terapötik uygulamalar için otolog insan hücrelerinin üretimini hızlandırmak için yardımcı olacaktır.