Robuste Differenzierung von humanen iPS-Zellen in eine reine Population von Adipozyten zur Untersuchung von Adipozyten-assoziierten Erkrankungen

Mesenchymale Stammzellen (MSCs) fungieren als effektive transitorische Ressource für die Produktion von Zellen mesodermalen Ursprungs wie Adipozyten, Osteozyten und Chondrozyten, die für die Modellierung ihrer jeweiligen genetischen Erkrankungen verwendet werden könnten. Bisherige Ansätze beruhten jedoch auf der Gewinnung dieser MSCs aus adulten Geweben 1, was die Herausforderung mit sich brachte, sie in großer Zahl von den Spendern zu erhalten, und die Einschränkung der funktionellen Lebensfähigkeit unter suboptimalen In-vitro-Kulturbedingungen mit sich brachte ^1,2. Diese Hindernisse haben zu einem großen Bedarf an einem Protokoll für die Herstellung von MSCs in vitro geführt. Humane induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) können als wertvolle Quelle für MSCs verwendet werden, die MSC-Eigenschaften aufweisen ^3,4,5. Aus iPS-Zellen gewonnene MSCs können als therapeutische Option bei verschiedenen Krankheiten eingesetzt werden. Auch die Fähigkeit von aus iPS-Zellen gewonnenen MSCs, Adipozyten zu erzeugen, macht sie zu einem wertvollen In-vitro-Humanmodell zur Untersuchung von menschlicher Adipogenese, Fettleibigkeit und Adipozyten-assoziierten Erkrankungen.

Die derzeitigen Differenzierungsprotokolle von Adipozyten können in zwei Gruppen eingeteilt werden, wobei die eine die Differenzierung der Adipozyten unter Verwendung chemischer oder proteinbasierter Cocktails beinhaltet, die eine resultierende Ausbeute von 30%-60%6,7,8,9 ergeben, während die andere genetische Manipulation zur robusten Induktion von Schlüsseltranskriptionsfaktoren, die die Entwicklung von Adipozyten steuern, beinhaltet^, um eine Ausbeute von 80%-90% zu ^{erzielen10. 11}. Sonstiges Die genetische Manipulation rekapituliert jedoch nicht den natürlichen Prozess der Adipozytendifferenzierung und verschleiert oft die subtilen Paradigmen, die während der Adipogenese auftreten, was sie für die Modellierung von Krankheiten unwirksam macht^12,13. Daher stellen wir eine Möglichkeit vor, chemisch gewonnene reife Adipozyten von unreifen zu sortieren, indem lipidtragende Adipozyten fluoreszenzartig mit Nilrot markiert werden.

In dieser Arbeit stellen wir ein Protokoll vor, das die transiente Inkubation von iPS-abgeleiteten Embryoidkörpern (EBs) mit all-trans-Retinsäure beinhaltet, um eine große Anzahl schnell proliferierender MSCs zu produzieren, die zur Erzeugung von Adipozyten verwendet werden könnten¹⁴. Wir stellen auch eine Möglichkeit vor, chemisch gewonnene reife Adipozyten aus dem heterogenen Differenzierungspool zu sortieren, indem ihre Lipidtröpfchen mit einem lipophilen Farbstoff fluoreszenzmarkiert werden. Nilrot. Dies würde es ermöglichen, eine reine Population reifer Adipozyten mit verbesserter Funktionalität zu erzeugen, um Adipozyten-assoziierte Stoffwechselstörungen genau zu modellieren.