Réalisé la différenciation des progéniteurs hématopoïétiques primitives et définitif des cellules souches pluripotentes humaines

Les cellules souches pluripotentes humaines (hPSCs) sont définis comme englobant les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh) et les cellules souches humaines pluripotentes induites (hiPSCs) et ont la capacité unique non seulement en cours de renouvellement automatique dans des conditions appropriées de croissance, mais aussi, la capacité à se différencier en tous types de cellules dérivées des trois couches de germe : ectoderme, mésoderme et endoderme¹. En raison de ces capacités uniques, hPSCs sont très prometteurs pour la médecine régénérative, modélisation de maladies et thérapies à base cellulaire². Alors que plusieurs types de cellules ont été différenciés avec succès de hPSCs, un défi important est la spécification in vitro d’exclusivement adulte comme dérivé de hPSC les cellules souches hématopoïétiques (CSH) et des progéniteurs hématopoïétiques définitifs.

Une barrière susceptible au développement du CSH humaine de hPSCs est la présence de multiples programmes hématopoïétiques dans l’ embryon humain³. Le premier programme qui émerge, appelé « hématopoïèse primitif », prend sa source dans les tissus extra-embryonnaires sac vitellin et est mieux caractérisé par sa production transitoire des progéniteurs des érythroblastes (EryP-CFC), les macrophages et les mégacaryocytes. Notamment, ce programme ne donne pas lieu à CSH, ni il donne naissance à des progéniteurs lymphoïdes T et B. Toutefois, le sac vitellin transitoirement suscite restreints progéniteurs hématopoïétiques définitifs, tels que le progéniteur myéloïde érythro (EMP^4,5,6,7,8) et le déficient érythroïdes lymphoïdes-amorcé multipotentes progéniteurs (PPSP⁹). Cependant, PGE ni LMPPs sont entièrement multipotentes, ou capable de prise de greffe de CSH-comme chez les receveurs adultes. En revanche, plus tard dans le développement, le programme hématopoïétique « définitif » classiquement définie est spécifié dans la région de l’aorte-gonades-celles de l’embryon proprement dit, donnant lieu à toutes les lignées hématopoïétiques adultes, y compris le HSC. La spécification de ces cellules hématopoïétiques définitifs intra embryonnaires se produit de manière Notch-dépendante, via une transition endothéliales-à-hématopoïétiques du hemogenic l’endothélium (il)^{3,10,11 ,12,13,14}. En dehors de la capacité de reconstitution, le potentiel de multilineage et Notch-dépendance à l’égard de ces cellules peuvent être utilisé pour distinguer ces progéniteurs hématopoïétiques définitifs de l’EMP et le PPSP (révisé dans les références^3,13 ).

Comprendre les mécanismes qui régissent la spécification hématopoïétique primitive et définitive de hPSCs est probablement essentiel à la production reproductible de progéniteurs hématopoïétiques définitifs dans un éventail de lignes hPSC. Jusqu’à tout récemment, des protocoles de différenciation hPSC qui pourraient séparer multipotentes progéniteurs hématopoïétiques primitives et définitives n’existaient pas de^{15,16,17,18, 19,20,21,22,23,24,25}. Beaucoup d’approches à l’aide de sérum fœtal (SVF) et/ou stromal co-culture tout d’abord souligné le potentiel hématopoïétique de différenciation hPSC, avec des mélanges de primitives et définitive hématopoïétiques potentiel^{15,16, 17,19,22,23,25}. En outre, de nombreux protocoles sans sérum hématopoïétiques ont décrit les exigences en matière de signal pour la spécification du mésoderme de hPSCs qui abrite hématopoïétiques potentiels^{18,20,21, 24}. Cependant, comme ces méthodes ont toujours donné lieu à des mélanges hétérogènes des deux programmes, leur utilisation dans des applications cliniques et de la compréhension des mécanismes du développement peut être limitée.

Nous avons récemment construit sur ces études, alors que nous avons décrit les exigences spécifiques au stade signal ACTIVIN/NODAL et signalisation WNT dans spécification hématopoïétique primitive et définitive du mésoderme dérivé hPSC^18,26 . Ce dernier était particulièrement unique, car son utilisation de la manipulation de signaux spécifiques au stade WNT permet la spécification d’exclusive primitive ou exclusivement des progéniteurs hématopoïétiques définitif²⁶. Au cours de la spécification du mésoderme, l’inhibition de la signalisation WNT canonique avec l’inhibiteur de la PORCN IWP2 se traduit par la spécification de CD43⁺ EryP-CFC et des progéniteurs myéloïdes, sans potentiel lymphoïdes détectable. Contraste, stimulation des canonique WNT signaling avec l’inhibiteur de la GSK3β, CHIR99021, au cours de la même étape de différenciation a provoqué l’absence totale de CD43 détectable⁺ EryP-CFC, tout en menant simultanément à la spécification du CD34⁺CD43⁻ HE. Cette population possédait myéloïde, HBG-exprimant érythroïdes et lymphoïdes T potentiel. Les analyses subséquentes identifié ce qu’il manque l’expression CD73^27,28 CD184²⁸et son potentiel hématopoïétique était dépendante NOTCH²⁸. En outre, unicellulaires analyses clonales ont démontré que ces lignées hématopoïétiques définitives pourraient provenir de cellules multipotentes²⁸. Pris ensemble, ces études indiquent que stade WNT signaling manipulation permet de spécifier des progéniteurs hématopoïétiques primitives pures, ou multipotentes progéniteurs hématopoïétiques définitifs de NOTCH-dépendante.

Ici, nous exposons notre stratégie de différentiation qui génère des progéniteurs hématopoïétiques exclusivement primitifs ou définitifs, par manipulation de canonique WNT signalisation lors mésodermiques structuration et leur lignée hématopoïétique en aval des essais. Ce protocole est d’une grande utilité pour les chercheurs qui s’intéressent à la production de progéniteurs hématopoïétiques primitives ou définitifs de hPSCs pour les applications de la médecine régénérative.