La méthode présentée ici décrit une solution évolutive et de bonnes pratiques de fabrication (BPF) système de différenciation -ready pour générer des cellules hépatocytes humains comme à partir de cellules souches pluripotentes. Il sert comme un système rentable et standardisée pour générer des cellules hépatocytes comme humains pour la recherche fondamentale et appliquée foie humain.
Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) possèdent une grande valeur pour la recherche biomédicale. hPSCs peuvent être mises à l'échelle et différenciée à tous les types de cellules présents dans le corps humain. La différenciation des hPSCs aux cellules hépatocytes comme humaines (CLH) a été largement étudiée, et des protocoles de différenciation efficaces ont été mis en place. La combinaison de la matrice extracellulaire et des stimuli biologiques, y compris les facteurs de croissance, des cytokines, et des petites molécules, ont permis de générer CLH qui ressemblent à des hépatocytes humains primaires. Cependant, la plupart des procédures emploient encore des composants non définis, ce qui donne lieu à une variation de lot à lot. Cela constitue un obstacle important à l'application de la technologie. Pour faire face à ce problème, nous avons développé un système défini pour la différenciation des hépatocytes en utilisant laminines recombinants humains comme matrices extracellulaires en combinaison avec un processus de différenciation sans sérum. Très spécification hépatocytes efficace a été obtenue, avec demonstrated améliorations à la fois la fonction HLC et le phénotype. Surtout, ce système est facile à l'échelle à l'aide de lignes de HPSC recherche et de qualité GMP avancées prometteuses dans la modélisation et les thérapies à base de cellules.
tissu humain primaire et les types cellulaires dérivés sont régulièrement utilisés, à la fois pour le criblage à base de cellules et dans la clinique. Cependant, l' accès à ces cellules est sévèrement limitée en raison de dons d'organes insuffisants et la perte de phénotypes cellulaires post-isolement 1. hPSCs représentent une alternative prometteuse aux tissus primaires et de faciliter la génération de cellules somatiques humaines génétiquement définies et renouvelables. cellules hépatocytes-like (CLH) dérivés de hPSCs ont déjà montré des résultats prometteurs dans ce domaine. CLH ressemblent à des hépatocytes humains primaires dans divers aspects, y compris la morphologie des cellules, l' expression du gène de l' hépatocyte, la fonction métabolique et la sensibilité aux médicaments et aux virus 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. En outre, la prolifération illimitée etauto-renouvellement capacité des deux hPSCs cheurs et de qualité GMP facilite leur application 9, 10.
Au cours d' une décennie de recherche a produit un certain nombre de procédures de différenciation des hépatocytes efficace 2, 3, 5, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20. Cependant, la plupart de ces systèmes utilisent des composants non définis et / ou la transduction virale pour conduire la spécification hépatocellulaire. Afin d'améliorer la fiabilité de la technologie à l'échelle, il est important de développer une différenciation hépatocytaire robustesystème qui est vraiment défini, libre xéno-et GMP-compatible.
Laminines (LNS) sont importantes protéines de matrice extracellulaire qui peuvent influer sur l'adhérence cellulaire, la prolifération, la migration et la différenciation. Les laminines sont des glycoprotéines hétérotrimériques composées d'une α, β une, et une chaîne γ. Récemment, laminines humaines recombinantes ont été produites et utilisées en biologie cellulaire. LN-511 a été montré pour soutenir le maintien de hPSCs 21, tandis qu'un mélange de LN-521 et E-cadhérine permet la dérivation et l'expansion clonale des cellules souches embryonnaires humaines 22. LN-111, d'autre part, soutient le maintien des cellules hepatoblast comme provenant de hPSCs 23. Toutefois, avant notre rapport, laminines 521 et 111 n'a pas été utilisé pour générer CLH avec des caractéristiques matures de hPSCs 10.
Ici, nous procédures détaillées pour la culture hPSCs sur LN-521et les différenciant des deux LN-521 ou un mélange de LN-521 et LN-111 (LN-521 / LN-111). Nous avons optimisé le protocole de différenciation en utilisant l' ensemencement à cellule unique pour générer une monocouche hautement reproductible et homogène de CLH dans de nombreux formats 14. Nous croyons que notre système de différenciation défini représente une méthode simple et rentable de fabriquer CLH actifs pour l'application, ce qui représente une étape importante dans le domaine.
Pour faire avancer la recherche sur les cellules souches pluripotentes et la médecine translationnelle, des systèmes sans xéno-qui sont conformes aux lignes directrices de bonnes pratiques de fabrication actuelles sont nécessaires. La clé de tout processus de différenciation est la matrice extracellulaire (ECM). L'ECM soutient non seulement la fixation des cellules, mais fournit également un accès à des facteurs de signalisation clés, influençant la détermination de la cellule et le phénotype 25, 26.
Laminines sont multifonctionnelles des protéines de la matrice extracellulaire in vivo. Dans le foie, la laminine sécrétion est cruciale pour la régénération du foie après une hépatectomie partielle 27 et est nécessaire pour progéniteur hépatique maintien des cellules 28. L'importance de laminines dans l'entretien du foie et de la régénération a été la base pour tester commercialement disponibles laminines humains recombinants dans notre système de différenciation des hépatocytes.
il supérieurela différenciation des patocyte a été réalisée sur LN-521 et LN-521 / LN-111 substrats par rapport à Matrigel. CLH dérivées ont été clairement polarisées et organisées dans le plat, et leur fonction cellulaire a été significativement améliorée par rapport à leurs homologues gélatineux mélange de protéines. Derrière ces améliorations est la régulation à la baisse de contamination colon-, fibroblast- souches et des gènes associés aux cellules sur les laminines, ainsi que d' une diminution de la prolifération cellulaire et l' expression du gène associé à la migration 10.
En conclusion, le protocole décrit ici génère des hépatocytes analogue qui sont plus proches dans la nature pour les hépatocytes humains adultes. Le processus est reproductible, prête à l'automatisation, et peut être rentable à l'échelle pour l'application. Fait important, les variations de lot à lot a été diminué de manière significative par rapport aux techniques qui utilisent Matrigel, ce qui entraîne un système amélioré pour la différenciation des chercheurs dans ce domaine. </p>
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été soutenu par des prix de la plate-forme de médecine régénérative au Royaume-Uni (MRC MR / L022974 / 1 et MR / K026666 / 1) et une bourse d'études en Chine.
Human Recombinant Laminin 521 | BioLamina | LN521-02 |
Human Recombinant Laminin 111 | BioLamina | LN111-02 |
Recombinant mouse Wnt3a | R&D Systems | 1324-WN-500/CF |
Human Activin A | Peprotech | 120-14E |
Human Hepatocyte Growth Factor | Peprotech | 100-39 |
Human Oncostatin M | Peprotech | 300-10 |
Rho-associated kinase (ROCK) inhibitor Y27632 | Sigma-Aldrich | Y0503-1MG |
Hydrocortisone 21-hemisuccinate sodium salt | Sigma-Aldrich | H4881 |
DMSO | Sigma-Aldrich | D5879 |
mTeSR1 medium | STEMCELL Technologies | 05850 |
RPMI 1640 | Life Technologies | 21875 |
Knockout DMEM | Life Technologies | 10829 |
HepatoZYME | Life Technologies | 17705 |
B27 supplement | Life Technologies | 12587-010 |
Knockout Serum Replacement | Life Technologies | 10828 |
GlutaMax | Life Technologies | 35050 |
Non-essential amino acids | Life Technologies | 11140 |
2-mercaptoethanol | Life Technologies | 31350 |
Accutase | Millipore | SCR005 |
DPBS with Calcium and Magnesium | ThermoFisher | 14040133 |