Regie dopaminergen Neuron Differenzierung von humanen pluripotenten Stammzellen

Dopaminergen (DA) Neuronen in verschiedenen Hirnregionen, einschließlich des Mittelhirns, dem Hypothalamus, der Netzhaut und Riechkolben finden. Die A9 DA Neurone in der Substantia nigra pars compacta (SNpc) Regelverhalten und Bewegung durch die Projektion zum Striatum im Vorderhirn und Formen des extrapyramidal-motorischen Systems. Degeneration der A9 DA Neuronen führt zu Parkinson-Krankheit (PD), die die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung menschlichen und derzeit unheilbar ist. Zellersatztherapie ist eine der vielversprechendsten Strategien für die Behandlung von PD ^1, daher besteht ein großes Interesse bei der Ableitung A9 DA-Neuronen von menschlichen pluripotenten Stammzellen (hPSCs), die sowohl menschliche embryonale Stammzellen (hES) und jüngsten Menschen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs).

Viel Forschung hat versucht, A9 DA Neuronen aus hPSCs mit verschiedenen Methoden abzuleiten. Die frühesten Berichte alle generierten DA Neuronen durch ein neuronalesRosette Vorläuferstadium. Durch Co-Kultivierung mit MS5 ² oder PA6 ^3-5 Stromazellen mit oder ohne externe Wachstumsfaktoren für 2-4 Wochen, L. Studer und Kollegen und drei anderen Gruppen erfolgreich induzierte neuronale hES Rosetten zu produzieren. Sie bereicherten dann diese Rosetten durch mechanische Präparation oder enzymatische Verdauung zur weiteren Differenzierung. In anderen Berichten, erzeugt Forscher neuralen Rosetten durch Embryoidkörper (EB) schwimmenden Kultur Differenzierung ^6-9. Später etablierte Forscher eine Monoschicht auf Basis Differenzierung Methode ^10,11, wo sie vergoldet und hES hiPSCs auf extrazellulären Matrix, fügte verschiedene Wachstumsfaktoren in der Kultur, die Differenzierung von hPSCs DA Neuronen, die die In-vivo-embryonalen Entwicklung DA Neuronen imitiert induzieren . Obwohl alle diese Studien erhalten Tyrosinhydroxylase (TH) exprimierenden Zellen mit einigen Merkmalen der DA-Neuronen, die gesamte Prozesszeit Differenzierung und arbeitsaufwendig,im allgemeinen ineffizient, und noch wichtiger, sind die A9 Identität dieser Neuronen in den meisten Studien, außer dem einen mit LMX1A ektopische Expression ¹² gezeigt. Kürzlich wurde eine neue Bodenplatte (FP) basierenden Protokoll wurde entwickelt, ^13-16, bei der die FP-Vorstufen mit DA Neuron Potential wurden zuerst durch Aktivierung des Sonic-Hedgehog und Wnt-Signalwege während der frühen Phase der Differenzierung erzeugt wird, und dann Die FP-Zellen wurden weiter auf DA-Neuronen angegeben. Obwohl dieses Protokoll ist effizienter, gibt es noch einige Probleme; zum Beispiel, dauert der gesamte Differenzierung lange Zeit (mindestens 35 Tage) und feeder-Zelle abhängig ¹⁵ oder ¹⁶ abhängig ist, EB oder A9 Identität nicht nachgewiesen wurde ^14.

Hier, auf der Basis der Kenntnis von in vivo embryonalen DA Neuronenentwicklung und andere Forscher veröffentlichten Ergebnisse haben wir die Kulturbedingungen für die eff optimiertiziente Generation von DA Neuronen von beiden HES-Zellen und hiPSCs. Zunächst erzeugt FP-Vorläuferzellen durch Aktivierung des kanonischen Wnt-Signalmolekül mit kleinen CHIR99021 und Sonic Hedgehog-Signal mit kleinen Molekülen und SAG purmorphamine. Diese FP-Zellen exprimieren FOXA2, LMX1A, CORIN, OTX2 und NESTIN. Wir angegebene dann diese FP-Zellen zu DA Neuronen mit Wachstumsfaktoren, einschließlich BDNF, GDNF, etc. Die erzeugten DA Neuronen der A9 Zelltyp, wie sie sind für GIRK2 positive und negative für Calbindin ^17. Dieses Protokoll ist Feederzell-oder EB-unabhängigen, hocheffiziente und reproduzierbar. Mit diesem Protokoll kann man DA Neuronen in weniger als 4 Wochen aus hES-Zellen oder hiPSCs von Normalpersonen für Zelltransplantation Studie oder von hiPSCs von PD-Patienten für die in vitro Modellierung der PD oder Test potentielle therapeutische Mittel für PD abzuleiten.